·編者按·

智慧城市

·編者按·

智慧城市是在新一代信息技術(shù)支撐下，在數(shù)字城市、物聯(lián)網(wǎng)和云計算建立的現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的融合的基礎(chǔ)上，以實現(xiàn)對人和物的感知、控制和智能服務(wù)的新型城市形態(tài)。

數(shù)字城市存在于網(wǎng)絡(luò)空間（cyber space）中，虛擬的數(shù)字城市與現(xiàn)實的物理城市相互映射，是現(xiàn)實生活的物理城市在網(wǎng)絡(luò)世界中的一個數(shù)字再現(xiàn)。智慧城市則是建立在數(shù)字城市的基礎(chǔ)框架上，通過無所不在的傳感網(wǎng)將它與現(xiàn)實城市關(guān)聯(lián)起來，將海量數(shù)據(jù)存儲、計算、分析和決策交由云計算平臺處理，并按照分析決策結(jié)果對各種設(shè)施進行自動化的控制。在智慧城市階段，數(shù)字城市與物理城市可以通過物聯(lián)網(wǎng)進行有機的融合，形成虛實一體化的空間（cyber physical space）。在這個空間內(nèi)，將自動和實時地感知現(xiàn)實世界中人和物的各種狀態(tài)和變化，由云計算中心處理其中海量和復(fù)雜的計算與控制，為人類生存繁衍、經(jīng)濟發(fā)展、社會交往等提供各種智能化的服務(wù)，從而建立一個低碳、綠色和可持續(xù)發(fā)展的城市。

智慧城市對經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展、城市智能管理和對大眾的智能服務(wù)具有廣泛的前景，從而使得人與自然更加協(xié)調(diào)的發(fā)展。智慧城市建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，需要根據(jù)每個城市自身的特點，在做好頂層設(shè)計后統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施。智慧城市的實現(xiàn)需要建設(shè)更加完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施和包括智慧城市運營為主的技術(shù)支撐，才能保證各種智慧城市的應(yīng)用能夠用得好、用得起。智慧城市建設(shè)中會產(chǎn)生多種類型的大數(shù)據(jù)，這既是一個科學(xué)前沿問題，也是推進智慧城市發(fā)展的源動力，它必將帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。因此，需要有針對性地加快有關(guān)大數(shù)據(jù)的技術(shù)創(chuàng)新和重點攻關(guān)研究，才能推動和加速智慧服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以更好、更多的智慧應(yīng)用服務(wù)大眾的同時，讓城市更加科學(xué)、高效、低碳和安全地運行。

本專題得到甄峰教授（南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院）的大力支持。

·熱點數(shù)據(jù)排行·

截至 2016年 6月 12日，中國知網(wǎng)（CNKI）和Web of Science（WOS）的數(shù)據(jù)報告顯示，以“智慧城市”“數(shù)字城市”“城市信息化”為詞條可以檢索到的期刊文獻分別為1099條與1982條，本專題將相關(guān)數(shù)據(jù)按照：研究機構(gòu)發(fā)文數(shù)、作者發(fā)文數(shù)、期刊發(fā)文數(shù)、被引用頻次進行排行，結(jié)果如下。

研究機構(gòu)發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

研究機構(gòu)發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

作者發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

?

作者發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

（數(shù)據(jù)來源：中國知網(wǎng)、Web of Science，檢索時間：2016-07-01）

期刊發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

期刊發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

根據(jù)中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)報告，以“智慧城市”“數(shù)字城市”“城市信息化”為詞條可以檢索到的高被引論文排行結(jié)果如下。

國內(nèi)數(shù)據(jù)庫高被引論文排行

根據(jù)Web of Science統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以“智慧城市”“數(shù)字城市”“城市信息化”為詞條可以檢索到的高被引論文排行結(jié)果如下。

國外數(shù)據(jù)庫高被引論文排行

·經(jīng)典文獻推薦·

基于Web of Science檢索結(jié)果，利用Histcite軟件選取LCS（Local Citation Score，本地引用次數(shù)）TOP50文獻作為節(jié)點進行分析，得到本領(lǐng)域推薦的經(jīng)典文獻如下。

本領(lǐng)域經(jīng)典文獻

來源出版物：International Journal of Remote Sensing, 1995, 16(12): 2165-2185

Using nighttime DMSP/OLS images of city lights to estimate the impact of urban land use on soil resources in the United States

Imhoff, ML; Lawrence WT; Elvidge, CD; et al.

Abstract: Nightime “city light” footprints derived from DMSP/OLS satellite images were merged with census data and a digital soils map in a continental-scale test of a remote sensing and geographic information system methodology for approximating the extent of built-up land and its potential impact on soil resources in the United States. Using image processing techniques and census data, we generated maps where the “city lights”class represented mean population densities of 947 persons km-2and 392 housing units km-2, areas clearly not available to agriculture. By our analysis, such “city lights” representing urban areas accounted for 2.7% of the surface area in the United States, an area approximately equal to the State of Minnesota or one half the size of California. Using the UN/FAO Fertility Capability Classification System to rank soils, results for the United States show that development appears to be following soil resources, with the better agricultural soils being the most unbanized. Some unique soil types appear to be on the verge of being entirely coopted by “urban sprawl.” Urban area figures derived from the DMSP/OLS imagery compare well to those derived from statistical sources. Further testing and refinement of the methodology remain but the technique shows promise for possible extension to global evaluations of urbanization, population and even global productivity.

來源出版物：Remote Sensing of Environment, 1997, 59(1): 105-117

Potential and limitations of 1D modelling of urban flooding

Mark O; Weesakul S; Apirumanekul C; et al.

Abstract: Urban flooding is an inevitable problem for many cities around the world. In the present paper, modelling approaches and principles for analyses of urban flooding are outlined. The paper shows how urban flooding can be simulated by one-dimensional hydrodynamic modelling incorporating the interaction between(i) the buried pipe system,(ii) the streets(with open channel flow) and(iii) the areas flooded with stagnant water. The modelling approach is generic in the sense that it handles both urban flooding with and without flood water entry into houses. In order to visualize flood extent and impact, the modelling results are presented in the form of flood inundation maps produced in GIS. In this paper, only flooding from local rainfall is considered together with the impact in terms of flood extent, flood depth and flood duration. Finally, the paper discusses the data requirement for verification of urban flood-models together with an outline of a simple cost function for estimation of the cost of the flood damages.

來源出版物：Journal of Hydrology, 2004, 299(3-4): 284-299

A comparison of urban mapping methods using high-resolution digital imagery

Thomas, N; Hendrix C; Congalton RG

Abstract: Urban flooding is an inevitable problem for many cities around the world. In the present paper, modelling approaches and principles for analyses of urban flooding are outlined. The paper shows how urban flooding can be simulated by one-dimensional hydrodynamic modelling incorporating the interaction between(i) the buried pipe system,(ii) the streets(with open channel flow) and(iii) the areas flooded with stagnant water. The modelling approach is generic in the sense that it handles both urban flooding with and without flood water entry into houses. In order to visualize flood extent and impact, the modelling results are presented in the form of flood inundation maps produced in GIS. In this paper, only flooding from local rainfall is considered together with the impact in terms of flood extent, flood depth and flood duration. Finally, the paper discusses the data requirement for verification of urban flood-models together with an outline of a simple cost function for estimation of the cost of the flood damages.

Keywords: cost function; digital elevation model; flood map; GIS; sewers; one-dimensional urban drainage; stormwater; urban flooding

來源出版物：Journal of Hydrology, 2004, 299(3-4): 284-299

Continuous sky view factor maps from high resolution urban digital elevation models

Lindberg F; Grimmond, C S B

Abstract: This paper presents a new method to calculate sky view factors(SVFs) from high resolution urban digital elevation models using a shadow casting algorithm. By utilizing weighted annuli to derive SVF from hemispherical images, the distance light source positions can be predefined and uniformly spread over the whole hemisphere, whereas another method applies a random set of light source positions with a cosine-weighted distribution of sun altitude angles. The 2 methods have similar results based on a large number of SVF images. However, when comparing variations at pixel level between an image generated using the new method presented in this paper with the image from the random method, anisotropic patterns occur. The absolute mean difference between the 2 methods is 0.002 ranging up to 0.040. The maximum difference can be as much as 0.122. Since SVF is a geometrically derived parameter, the anisotropic errors created by the random method must be considered as significant.

Keywords: urban climate; urban geometry; urban surface parameters; geographical information systems; sky view factor; London

來源出版物：Climate Research, 2010, 42(3): 177-183

·推薦綜述·

以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究綜述

王靜遠，李超，熊璋，單志廣

在信息技術(shù)革命的推動下，以計算機、網(wǎng)絡(luò)通信等信息通信技術(shù)為動力的信息化浪潮席卷全球。經(jīng)過近10年的信息化與數(shù)字化建設(shè)，現(xiàn)代城市的運行方式與城市居民的生活環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了根本性的改變。城市的經(jīng)濟、文化、交通、娛樂等方面都已經(jīng)和信息的數(shù)字空間緊密融合，網(wǎng)絡(luò)空間（cyberspace）成為城市居民生活的組成部分。完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施以及豐富的數(shù)字化應(yīng)用成為現(xiàn)代數(shù)字化城市的基本特征之一豐碩的城市信息化建設(shè)成果在為人類生活帶來極大便利的同時，也為現(xiàn)代城市形態(tài)的進一步演進奠定了技術(shù)與數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

進人21世紀(jì)，以大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)活化為代表的數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)開始受到人們的廣泛關(guān)注。以數(shù)據(jù)為中心的研究方法與技術(shù)理念在信息、生物、能源、醫(yī)藥、社會學(xué)等不同的學(xué)科領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用與認可，并促成了大量科研成果的誕生。以信息技術(shù)為支撐的數(shù)據(jù)分析與研究方法正深刻地改變著傳統(tǒng)科學(xué)探索的工作方式，成為人類科技發(fā)展與知識獲取的一種新興模式。

在城市信息化浪潮與數(shù)據(jù)科學(xué)崛起的共同推動下，智慧城市在全球范圍內(nèi)成為下一代城市化發(fā)展的新理念和新實踐。智慧城市是一種以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對城市各部分數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)測、分析、整合和利用，實現(xiàn)對城市生活環(huán)境的透徹感知、城市資源的全面調(diào)控、城市中各個部分協(xié)調(diào)配合、城市方方面面便捷運作、人和城市之間和諧共贏等目標(biāo)的新型城市形態(tài)。世界各國尤其是歐、美、日、韓等發(fā)達國家和地區(qū)都在積極開展相關(guān)的理論研究與技術(shù)探索，發(fā)掘城市的數(shù)據(jù)資源，研發(fā)城市智慧應(yīng)用系統(tǒng)，開展相應(yīng)的城市試點。在我國，從中央到地方也都在積極探討發(fā)展和建設(shè)智慧城市。

在智慧城市建設(shè)的過程中，數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)發(fā)揮著不可替代的重要作用。為了使信息領(lǐng)域的科研人員盡快了解數(shù)據(jù)科學(xué)在智慧城市領(lǐng)域中的最新應(yīng)用與研究進展，本文對以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)研究現(xiàn)狀進行了綜述和分析，首先對現(xiàn)有智慧城市研究所采用的城市數(shù)據(jù)類型與特性進行了歸納和梳理，然后從技術(shù)體系、相關(guān)研究、核心技術(shù)與理論3個方面對現(xiàn)有工作進行了綜述介紹，并在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有工作的特點進行了總結(jié)，最后對未來可能的研究方向進行了展望。

智慧城市是一個多學(xué)科交叉、多領(lǐng)域融合的綜合性學(xué)科，相關(guān)工作涉及的內(nèi)涵和外延都非常廣。本文將綜述視角放在信息科學(xué)領(lǐng)域，內(nèi)容緊密圍繞以數(shù)據(jù)為中心這一主題，分析相關(guān)研究工作的整體結(jié)構(gòu)與脈絡(luò)。對于非信息學(xué)科視角、數(shù)據(jù)研究以外的相關(guān)工作，由于篇幅問題，不作太多涉及。

1城市數(shù)據(jù)

1.1城市數(shù)據(jù)類型

在信息城市與數(shù)字城市的建設(shè)過程中，城市的信息基礎(chǔ)設(shè)施在提供信息服務(wù)功能的同時，也積累了海量的城市動態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)種類繁多，難以盡述。在這里，我們對在現(xiàn)有智慧城市研究工作中較為常用的城市數(shù)據(jù)類型進行簡要的介紹。

1）地圖與興趣點數(shù)據(jù)

街道與建筑是城市的基本構(gòu)架，地圖數(shù)據(jù)是對城市構(gòu)架進行描述的基本方式，而興趣點（point of interest, POI）數(shù)據(jù)則是介紹城市各功能單元的基本信息。因此，城市地圖和興趣點數(shù)據(jù)是進行以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究的最基本原料，也是在對其他類型城市數(shù)據(jù)進行融合時的空間錨點數(shù)據(jù)。

2）GPS數(shù)據(jù)

安裝有 GPS接收芯片的移動設(shè)備可以收集城市中人、車等流動物體活動信息。例如目前應(yīng)用比較廣泛的浮動車技術(shù)就是將出租車、公交車等公共交通工具上安裝GPS設(shè)備，將其作為傳感器對于城市的交通情況進行采樣。安裝有GPS接收芯片的智能手機也可以當(dāng)作個人行為軌跡的收集設(shè)備。但是由于隱私、安全等諸多問題，手機GPS數(shù)據(jù)很難大規(guī)模收集應(yīng)用，目前只能依靠志愿者進行小范圍收集和研究。

3）客流數(shù)據(jù)

城市中市民采用不同交通工具進行日常通勤的數(shù)據(jù)稱為客流數(shù)據(jù)。出租車的客流數(shù)據(jù)可以使用浮動車GPS數(shù)據(jù)配合出租車計費表的乘客狀態(tài)獲得。公交車與地鐵的客流數(shù)據(jù)則可以使用市政交通一卡通的刷卡記錄進行收集?？土鲾?shù)據(jù)包含的城市活動信息非常豐富，可以被用于城區(qū)功能分析、人口流動監(jiān)測、城市交通系統(tǒng)評估、多交通工具人類行為研究、城市交通經(jīng)濟學(xué)研究等領(lǐng)域。

4）手機數(shù)據(jù)

手機是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚耐ㄓ嵐ぞ撸渌芴峁┑臄?shù)據(jù)類型很多，包括：通訊錄、通話記錄、GPS定位信息、與基站間的信令記錄、上網(wǎng)記錄和APP使用記錄等。這些數(shù)據(jù)可以反映城市中居民活動的興趣偏好、活動范圍、規(guī)模頻率、社交關(guān)系等內(nèi)容，因此具有非常巨大的應(yīng)用潛力。

5）LBS位置服務(wù)數(shù)據(jù)

LBS（location based service）位置服務(wù)是移動互聯(lián)網(wǎng)時代一種新興的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式，通過LBS應(yīng)用所收集到的數(shù)據(jù)具有明確的地理位置坐標(biāo)并兼具傳統(tǒng) Web服務(wù)的語義特性。LBS數(shù)據(jù)是對POI數(shù)據(jù)的一種深度的描述和補充，與地圖和POI等簡單的城市地理數(shù)據(jù)相比，LBS數(shù)據(jù)包含有大量的語義信息，可以幫助人們更加深刻地理解城市運行動態(tài)。

6）視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)

視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在交通管理、社區(qū)安保、室內(nèi)安防、娛樂通訊等城市生活的各個方面。視頻監(jiān)控設(shè)備所采集的海量視頻數(shù)據(jù)記錄著城市中居民生活的分分秒秒，在數(shù)字空間中形成了對物理城市的虛擬“映像”。充分利用這些視頻數(shù)據(jù)可以從某種程度再現(xiàn)城市生活的歷史，具有巨大的理論研究與應(yīng)用價值。

7）環(huán)境與氣象數(shù)據(jù)

氣象數(shù)據(jù)很早便受到城市科學(xué)研究的充分關(guān)注，近些年，隨著人們對于環(huán)境與健康問題的日漸重視，以空氣質(zhì)量為代表的城市環(huán)境數(shù)據(jù)也開始成為人們關(guān)注的焦點。城市的環(huán)境與氣象數(shù)據(jù)的一個重要的特點是其地理與時間采樣密度低。如何實現(xiàn)細粒度、高精度的環(huán)境與天氣數(shù)據(jù)收集和分析是該應(yīng)用類數(shù)據(jù)的一個重要挑戰(zhàn)。

8）社會活動數(shù)據(jù)

城市社會活動數(shù)據(jù)包括城市中的人口戶籍、金融物價、醫(yī)療衛(wèi)生、能源消耗等各種社會動態(tài)數(shù)據(jù)。社會活動數(shù)據(jù)是深人理解和分析城市社會化行為的必備原料。由于城市社會活動數(shù)據(jù)行業(yè)性較強，容易受到行業(yè)條塊分割的影響，往往彼此分割孤立。打破行業(yè)條塊分割、實現(xiàn)多源異構(gòu)城市數(shù)據(jù)的融合，是深度利用城市社會活動數(shù)據(jù)所面臨的首要任務(wù)。

1.2城市數(shù)據(jù)的特性

1）大數(shù)據(jù)特性

城市是人類活動最為密集的區(qū)域，海量的人類活動與社會運行數(shù)據(jù)不可避免地在城市當(dāng)中爆發(fā)。以北京為例，每天有超過千萬的市民出行，每天我們的交通卡產(chǎn)生5000萬條刷卡記錄，有900萬的車輛在運營，每天僅出租車GPS數(shù)據(jù)就會產(chǎn)生8000萬條左右，同時有近萬個交通固定檢測器在采集車的瞬時車速，有近億萬條的手機通訊數(shù)據(jù)，還有千億級的交通影視影像數(shù)據(jù)。城市數(shù)據(jù)種類繁多（variety），規(guī)模龐大(volume），對數(shù)據(jù)的輸人和處理速度要求也很高（velocity）。城市數(shù)據(jù)包含的信息與知識極為豐富，對于推動人類認識的擴展與科學(xué)技術(shù)的進步有著巨大的價值，同時由于數(shù)據(jù)稀疏性的影響，城市數(shù)據(jù)的價值密度也很低（veracity）。綜上可以看出，城市數(shù)據(jù)完全符合大數(shù)據(jù)（big data）所具有的4V特性。城市數(shù)據(jù)可謂是大數(shù)據(jù)概念范疇當(dāng)中的一個極具代表性的典型樣本。

2）時空多維特性

以地圖為基礎(chǔ)的空間結(jié)構(gòu)是城市數(shù)據(jù)的一種基本組織方式，而城市快節(jié)奏的生活方式也使得城市數(shù)據(jù)對于時間維度的變化非常敏感。因此，時空多維特性成為城市數(shù)據(jù)的另一個重要特點。在空間上，根據(jù)城市地理規(guī)模的不同，城市數(shù)據(jù)具有不同尺度的空間跨度。在時間上，根據(jù)產(chǎn)生的時間不同，城市數(shù)據(jù)具有時間相關(guān)的變化和分布。因此在進行城市數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用時，一方面需要考慮時間和空間兩個維度的數(shù)據(jù)演化特性，另一方面還需要充分利用時間和空間不同維度之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系。這對城市數(shù)據(jù)的利用技術(shù)提出了很高的要求。

3）多尺度與多粒度

研究和利用城市數(shù)據(jù)除了要考慮時間和空間等多個維度之外，還需要考慮數(shù)據(jù)尺度和數(shù)據(jù)粒度對于數(shù)據(jù)特性的影響。在規(guī)模的尺度上，城市可以分為小型城市、中型城市、大型城市、超大型城市等；在地理尺度上，對于城市數(shù)據(jù)的描述可以小到幾個街區(qū)或大到數(shù)千平方公里；在時間尺度上，城市數(shù)據(jù)的覆蓋時間可以短到一些事件的監(jiān)控，長到上百年的城市變遷。在地理采樣粒度上，可以像遙感測繪數(shù)據(jù)一樣精確到數(shù)米，也可以向氣象環(huán)境數(shù)據(jù)一樣以區(qū)縣、地區(qū)、甚至省市為單位；在時間粒度上，更是根據(jù)數(shù)據(jù)采樣設(shè)備的時鐘、存儲與傳輸能力、計算速度等因素產(chǎn)生不同的時間粒度。在時空多維度的條件下，高效處理多尺度與多粒度的海量數(shù)據(jù)，是有效利用城市數(shù)據(jù)所必須解決的核心技術(shù)問題之一。

4）多元與異構(gòu)

如前文所述，城市數(shù)據(jù)具有非常多的類型與來源，即數(shù)據(jù)的多元性。這些不同來源的城市數(shù)據(jù)無論是從結(jié)構(gòu)上、組織方式上、維度尺度與粒度上都會存在巨大差異，即數(shù)據(jù)的異構(gòu)性。智慧城市的應(yīng)用需求要求我們必須將這些多元異構(gòu)數(shù)據(jù)進行有機的融合，通過挖掘活化數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性與相互作用方式來獲取新知識。如何在一個統(tǒng)一的構(gòu)架上分析異構(gòu)性極強的多元數(shù)據(jù)，是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在進行智慧城市探索方面所面臨的一項共同挑戰(zhàn)。

從本節(jié)的介紹可以看出現(xiàn)有工作對于城市數(shù)據(jù)的應(yīng)用類型還非常有限。城市作為人類生活活動最為密集的場所，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型和數(shù)量都是難以盡數(shù)的，僅就現(xiàn)有的研究工作來看，我們對于城市數(shù)據(jù)的開發(fā)還遠遠不足，城市這座數(shù)據(jù)寶庫中積累了無盡的數(shù)據(jù)資源，等待著科研人員進行深人的開發(fā)。

2相關(guān)研究

2.1技術(shù)體系研究

智慧城市技術(shù)體系研究作為對整個智慧城市技術(shù)研究工作的頂層設(shè)計，對于指導(dǎo)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展方向、明確研究工作的內(nèi)涵與外延、優(yōu)化現(xiàn)有研究資源的配置與分布等均具有非常重要的意義。

早期的智慧城市技術(shù)體系研究由 IBM公司的研究人員發(fā)起，文獻[3]對IBM的Smarter Cities技術(shù)功能進行了詳細的介紹，其提出的智慧城市功能范圍更多的是以服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施為中心，對于數(shù)據(jù)的重要性沒有作過多的強調(diào)。文獻[4]從整合的角度對智慧城市框架系統(tǒng)的框架進行了理解，提出了一種智慧城市的初步框架。該框架認為智慧城市要從政策、組織和技術(shù)3個角度將政府、居民社區(qū)、經(jīng)濟、基礎(chǔ)設(shè)施、自然環(huán)境相整合，對于技術(shù)細節(jié)沒有作過多的討論。文獻[5]對一些早期的智慧城市技術(shù)框架進行了總結(jié)，認為智慧城市的根本要素包括人、機構(gòu)和技術(shù)3個方面，在技術(shù)方面又可以細分為數(shù)字城市、智能城市、無線城市、信息城市等。這些智慧城市技術(shù)體系的研究工作更多是圍繞城市建設(shè)的基本要素展開，對于一些數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)在城市中扮演的角色沒有作過多討論。

近些年，學(xué)術(shù)界開始逐步關(guān)注到數(shù)據(jù)科學(xué)對于智慧城市技術(shù)的重要性，并提出了一些相應(yīng)的技術(shù)體系。浙江大學(xué)的潘綱教授在 2013年《IEEE Communication Magazine》的Smart Cities專題中闡述了基于軌跡數(shù)據(jù)分析與挖掘的智慧城市技術(shù)體系框架。

該框架將基于軌跡數(shù)據(jù)的智慧城市技術(shù)體系分為軌跡感知（trace）、知識發(fā)現(xiàn)（knowledge）和具體應(yīng)用（applications） 3個層次。該框架從概略的層面上系統(tǒng)描述了以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)的整體技術(shù)路線。

該技術(shù)體系將城市計算的技術(shù)框架細分為“城市感知與數(shù)據(jù)捕獲”“城市數(shù)據(jù)管理”“城市數(shù)據(jù)分析”“服務(wù)提供”等4個層次。該框架的一個特色在于其引人了“服務(wù)提供”層對于真實物理世界的反饋回路，更加完善地考慮了智慧城市技術(shù)對于城市生活的影響。

在科技部 863計劃“智慧城市（一期）”項目的支持下，863計劃智慧城市項目（一期）總體組提出了“六橫兩縱”的智慧城市技術(shù)框架。該框架將智慧城市技術(shù)體系按照依賴關(guān)系劃分為“城市感知層”“數(shù)據(jù)傳輸層”“數(shù)據(jù)活化層”“支撐服務(wù)層”“應(yīng)用服務(wù)層”以及“行業(yè)應(yīng)用層”等 6個橫向的層次，即“六橫”；同時還引人了貫穿6個層次的兩大保障體系：“標(biāo)準(zhǔn)與評估體系”以及“安全保障體系”，即“兩縱”。該技術(shù)框架的一大特色在于其十分具體地細化了各個層次所應(yīng)包含的技術(shù)集合以及其之間的相互依賴關(guān)系，為智慧城市技術(shù)的整體發(fā)展提供了詳細的布局性指導(dǎo)。我國未來智慧城市的技術(shù)體系建設(shè)很有可能將會參照該體系進行豐富和完善。

綜合看來，上述幾種智慧城市的技術(shù)體系框架均有一個共同的特性，即以數(shù)據(jù)的獲取與管理技術(shù)作為底層的支撐，以數(shù)據(jù)挖掘、處理和分析技術(shù)作為整個框架的核心構(gòu)成，在此基礎(chǔ)之上對城市用戶提供多樣化的服務(wù)應(yīng)用。換言之，未來智慧城市的技術(shù)的發(fā)展方必將是以數(shù)據(jù)為中心，在這一點上學(xué)術(shù)界已經(jīng)從頂層設(shè)計的角度達成了基本共識。

2.2數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能交通

城市交通系統(tǒng)是城市中信息化程度較高的部分，浮動車、一卡通、微波線圈、攝像頭等交通傳感與信息化設(shè)備可以有意或無意地將城市中交通參與者的交通行為記錄下來，從而為數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)研究提供研究樣本。同時，由于城市交通領(lǐng)域自身的數(shù)據(jù)富集優(yōu)勢，又使得以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)能夠率先在智能交通領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，我們稱這類技術(shù)為數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能交通技術(shù)。以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的智能交通技術(shù)研究中所采用的城市數(shù)據(jù)主要包括地圖與POI數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、客流數(shù)據(jù)、道路微波測量數(shù)據(jù)等，并通過多種手段對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和理解，實現(xiàn)感知城市的交通運行狀況，為市民提供交通引導(dǎo)、導(dǎo)航、推薦等智能服務(wù)。

數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能交通技術(shù)可以被細分為支撐層面和應(yīng)用層面兩個層次的研究。

支撐層面的研究工作集中在全城交通的感知與分析方面，其目的是感知城市的總體交通狀況、分析全市交通的統(tǒng)計行為特征，建立分析模型，為具體的智能交通應(yīng)用提供數(shù)據(jù)分析與交通狀態(tài)評估支撐。例如，基于城市交通監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時路況報告作為一種成熟的技術(shù)已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用，對于城市中具有特殊特性路段的檢測和查詢、平均通勤時間評估、交通異常與事故的檢測等研究可以極大地提高城市道路交通的管理效率。另外，通過對于GPS數(shù)據(jù)的深人挖掘和分析，可以進一步理解城市中交通運行的具體模式，提供交通流量的評估、預(yù)測和管理等應(yīng)用服務(wù)。

應(yīng)用層面的研究則集中在城市交通管理與運行的各項服務(wù)應(yīng)用中?；贕PS的路徑導(dǎo)航服務(wù)是最為典型的應(yīng)用之一，豐富詳盡的地圖數(shù)據(jù)配合實時的路況分析結(jié)果可以為用戶提供非常優(yōu)質(zhì)的行駛路徑導(dǎo)航服務(wù)。包含有人類行為信息車輛 GPS數(shù)據(jù)則可以提供汽車司機的駕駛知識來進一步優(yōu)化導(dǎo)航路徑的選擇，微軟亞洲研究院開發(fā)的T-Driver車輛導(dǎo)航系統(tǒng)就采用了這樣的設(shè)計理念。T-Driver系統(tǒng)統(tǒng)計了北京市城區(qū)出租車的GPS行駛數(shù)據(jù)，然后將不同地標(biāo)之間駕駛技術(shù)最嫻熟的出租車司機的駕駛路徑用圖的方式組織起來，就形成了一張包含了出租車司機駕駛知識的地標(biāo)圖。用該地標(biāo)圖來進行路徑導(dǎo)航，可以有效地提高車輛在擁堵時段的行駛效率。該研究的主要特色在于將數(shù)據(jù)統(tǒng)計中獲得的人類智慧應(yīng)用到傳統(tǒng)的信息化交通服務(wù)中，將車輛導(dǎo)航應(yīng)用由傳統(tǒng)的“以計算為中心”變?yōu)椤耙詳?shù)據(jù)為中心”，所采用的核心技術(shù)也由傳統(tǒng)的規(guī)劃技術(shù)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為驅(qū)動的統(tǒng)計技術(shù)，其意義非常深刻。

另一類被廣泛研究的應(yīng)用是出租車與乘客之間的推薦服務(wù)。該類研究最重要的任務(wù)就是理解出租車與乘客的行為模式以及兩者之間的交互關(guān)系。法國電信研究院的Zhang等人通過對5350輛出租車駕駛行為的研究，分析比較了不同出租車尋客策略的有效性。文獻[29-30]對如何通過優(yōu)化出租車的載客策略來提高出租車司機 s收入進行了深入研究。北京航空航天大學(xué)的Xu等人，通過對北京 1200輛出租車的乘客數(shù)據(jù)分析，研究了優(yōu)化的乘客打車策略，并基于該研究開發(fā)了名為TaxiWaiter的打車輔助系統(tǒng)。T-Finder系統(tǒng)則同時考慮了出租車與乘客兩個方面的需求，通過對街道打車概率的統(tǒng)計和分析來進行出租車尋客路線和乘客打車路線的推薦。

路徑導(dǎo)航（行車路線推薦）、出租車尋客路線推薦和乘客打車地點推薦都屬于有資源約束的分配推薦問題，其本質(zhì)是一個帶約束的多方博弈，現(xiàn)有的研究工作提供的均是局部優(yōu)化的解決方案。博弈論的相關(guān)知識告訴我們，分布式的局部最優(yōu)并不能保證帶來最終的全局最優(yōu)解。如果所有的出租車均按照推薦的行駛路線到乘客較多的地點爭奪乘客，那么一方面會導(dǎo)致這些地點成為較難尋找顧客的地點，另一方面還會導(dǎo)致其他地點的乘客由于缺乏出租車而打不到車。解決該問題的一個途徑是采用集中調(diào)度的手段實現(xiàn)全局的車輛負載均衡，這種方案雖有較好的理論性能，但是實現(xiàn)起來非常困難。另一個途徑是在推薦算法的設(shè)計上引人博弈懲罰機制，以多輪博弈的方式實現(xiàn)分布式的全局最優(yōu)。相關(guān)的理論與應(yīng)用研究還需要進一步深人探討。

出租車行駛的異常軌跡檢測也是學(xué)術(shù)界非常關(guān)心的問題。如何區(qū)分出租車司機為躲避擁堵而進行的適當(dāng)繞行和惡意的“宰客”繞行是該類問題要解決的核心問題。法國國立電信學(xué)院設(shè)計提出的iBAT/iBOAT算法可以有效地對繞行出租車進行在線識別或是軌跡識別，其分析結(jié)果顯示，偏愛繞路的司機所對應(yīng)的月收人并不比不繞路司機的平均值高，一些司機想通過惡意繞行來增加收人往往只是一種心理安慰行為，這對于設(shè)計合理的出租車收費政策、避免司機惡意繞行有著非常重要的價值。

以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的智能交通技術(shù)還可以在優(yōu)化城市公共交通系統(tǒng)方面發(fā)揮巨大的作用。B-Planner系統(tǒng)使用出租車GPS數(shù)據(jù)所提供的城市通勤需求信息，重新設(shè)計了杭州市夜間公交車的行車路線，滿足了不同時段人們對公交線路的不同需求。T-Share出租車拼車系統(tǒng)通過綜合考慮打車人的位置、目的地以及出租車的行駛路徑等因素，對出租車的拼車路線進行了合理規(guī)劃，在充分利用出租車自由靈活特性的同時提高了搭載乘客的通勤效率。Flexi則使用GPS數(shù)據(jù)設(shè)計了一種靈活性介于公交車和出租車之間的小型綠色公交系統(tǒng)。隨著軌道交通系統(tǒng)在各個城市的發(fā)展，乘坐地鐵出行成為城市居民越來越多的選擇，針對地鐵軌道交通的智慧城市交通數(shù)據(jù)研究也受到越來越多的重視。北京航空航天大學(xué)使用北京地鐵系統(tǒng)的客流數(shù)據(jù)，對北京市軌道交通的負載流量進行了預(yù)測分析，其研究成果對于保障軌道交用運營安全、提高軌道交通運營效率有著非常重要的意義，Capra等人對倫敦地鐵系統(tǒng)（tube）的客流擁堵模式進行了系統(tǒng)的分析，并以此為依據(jù)提出了避免地鐵擁堵的技術(shù)方案，除此之外，綜合利用多種交通工具的客流數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)對用戶全出行路徑的系統(tǒng)規(guī)劃與通勤時間估計，以此為基礎(chǔ)開發(fā)的城市交通公共服務(wù)系統(tǒng)，對于優(yōu)化城市的整體通勤效率、改善市民的出行交通體驗等都有著非常巨大的幫助。

從上述工作可以看出，科研人員們在數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能交通領(lǐng)域均取得了豐碩的研究成果。值得注意的是，現(xiàn)有的系統(tǒng)與成果大多是依靠浮動車GPS一卡通、微波探測線圈等結(jié)構(gòu)化較好的數(shù)據(jù)源。對于包含豐富語義信息但結(jié)構(gòu)化程度低、信息維度高的城市交通視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，現(xiàn)有研究使用的還非常少。有關(guān)監(jiān)控視頻的應(yīng)用研究依然停留在視頻處理、語義提取、事件理解等階段，在智慧城市技術(shù)體系中扮演著數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的角色，尚不足以完全支撐以知識發(fā)現(xiàn)為目標(biāo)的集成應(yīng)用。這一方面是因為高維視頻語義分析理解難度大，相關(guān)技術(shù)尚不成熟；另一方面也是因為視頻數(shù)據(jù)的體量過大，很難按照城市的規(guī)模進行協(xié)同組織與處理。解決城市交通監(jiān)控視頻上述兩個方面的挑戰(zhàn)，將會是以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究在智能交通領(lǐng)域所要面臨的一項重要任務(wù)。

2.3城市計算技術(shù)

城市計算是計算機科學(xué)以城市為背景，與城市規(guī)劃、交通、能源、環(huán)境、社會學(xué)和經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科融合的新興領(lǐng)域，城市計算技術(shù)從城市的全局著眼，通過整合、分析和應(yīng)用跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的城市數(shù)據(jù)，來設(shè)計更加高效的城市服務(wù)與應(yīng)用系統(tǒng)，并希望通過這些技術(shù)的應(yīng)用來實現(xiàn)“人-環(huán)境-城市”三者的和諧發(fā)展。城市計算技術(shù)的核心是數(shù)據(jù)挖掘、分析與應(yīng)用技術(shù)，以數(shù)據(jù)為中心的城市計算技術(shù)是構(gòu)建智慧城市所必不可少的一項支撐技術(shù)。在本節(jié)，我們從城市動態(tài)特性研究、城市功能識別與規(guī)劃、附加行業(yè)應(yīng)用等3個方面，介紹在城市計算領(lǐng)域圍繞城市數(shù)據(jù)應(yīng)用所取得的一些最新研究進展。

2.3.1城市動態(tài)特征的檢測與分析

在地理結(jié)構(gòu)上一座城市可以近似地看作一個基于經(jīng)緯度坐標(biāo)系的二維平面空間，通過城市傳感設(shè)施所獲得的城市數(shù)據(jù)則可以看作對于二維城市平面空間的動態(tài)特性的時間采樣。這樣，按照經(jīng)緯度地理位組織起來的城市數(shù)據(jù)采集設(shè)備就形成了一個隨著時間變化的二維時變信號源。信號源的采樣對象是城市的內(nèi)在動態(tài)特性，城市的人口、交通、經(jīng)濟、環(huán)境等各種深層次的動態(tài)行為都會在該信號源上有所體現(xiàn)，不同的數(shù)據(jù)收集方式相當(dāng)于采用了不同類型的傳感器，任何一種城市數(shù)據(jù)都是城市的內(nèi)在動態(tài)特性在某一特殊傳感信號空間上的映射。例如，使用安裝有GPS設(shè)備的出租車與公交車輛收集到的浮動車數(shù)據(jù)，可以被理解為使用浮動車作為傳感器對于整個城市的動態(tài)特性進行采樣，所收集到的GPS位置信息實際上是城市深層動態(tài)特性在浮動車GPS信號空間上映射。盡管浮動車的GPS數(shù)據(jù)直接表現(xiàn)出來的是車輛的位置、速度分布等道路交通信息，但事實上整個城市的市民生活方式、經(jīng)濟文化分布、城市地理結(jié)構(gòu)等深層次的城市特性都會在 GPS信號空間上有所反映。如果我們能夠綜合有效地利用信號分析、統(tǒng)計學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)對浮動車 GPS數(shù)據(jù)等城市感知數(shù)據(jù)進行挖掘，就可以有效地檢測發(fā)現(xiàn)城市動態(tài)特性的內(nèi)在模式和運行規(guī)律，從而改善和優(yōu)化城市環(huán)境，實現(xiàn)城市發(fā)展與運行的智慧化。

在使用城市感知數(shù)據(jù)對城市動態(tài)特性進行研究的現(xiàn)有工作可以分為城市動態(tài)檢測和城市動態(tài)分析兩大類。接下來，我們對這兩大類的代表性工作進行簡要介紹。

1）城市動態(tài)特征檢測

城市動態(tài)特征檢測研究的目標(biāo)是對城市感知數(shù)據(jù)中包含的城市空間特征和時間特征進行檢測發(fā)現(xiàn)。如圖5所示，空間特征是指在時間上頻繁或規(guī)律出現(xiàn)而在地理上具有獨特分布的城市數(shù)據(jù)特征。城市的空間信號特征往往對應(yīng)于城市中具有特殊功能的熱點地區(qū)，例如商業(yè)區(qū)、交通樞紐站、事故多發(fā)點等。早期的熱點檢測方法以城市數(shù)據(jù)信號的強度和密度特性作為衡量指標(biāo)，不同的強度和密度對應(yīng)不同的空間特征。香港科技大學(xué)Lionel教授的團隊最早提出了一種基于移動特性而非密度特性的熱點檢測方法。微軟亞洲研究院的Zheng等人通過將GPS數(shù)據(jù)同POI數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，計算了北京各個城市區(qū)域中屬于某一個功能區(qū)劃的概率，并以此為依據(jù)實現(xiàn)城市功能區(qū)的劃分，該工作的底層支撐技術(shù)就是城市空間信號的特征檢測。類似的工作還有使用推特文本數(shù)據(jù)流的時空動態(tài)檢測，根據(jù)大規(guī)模出租車的運動行為對城市的社交功能分布進行檢測、以及對城市人口的移動特性檢測等。

城市時間特征是指在時間上隨機出現(xiàn)的異常于該地理區(qū)域通常時間分布的異常信號特征，該類特征往往對應(yīng)于城市中一些特殊事件的發(fā)生，例如演出、大型活動、交通管制等。文獻[57]使用出租車浮動車的GPS數(shù)據(jù)設(shè)計了分析城市交通流量異常的檢測算法。文獻[58]在前述算法的基礎(chǔ)上進一步實現(xiàn)了對于交通異常模式的早期檢測，利用該算法提供的服務(wù)，可以更早地對道路交通中的一些擁堵事件進行具有前攝性的預(yù)防處置。文獻[59]則使用群體感知的方式收集了城市中市民的活動數(shù)據(jù)和社交網(wǎng)絡(luò)的媒體數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)進行城市交通事件的異常檢測。由于社交網(wǎng)絡(luò)中的媒體數(shù)據(jù)具有更加豐富語義特性，因此可以獲得更加準(zhǔn)確的檢測效果。

2）城市動態(tài)特征分析

城市動態(tài)特性的分析工作更加側(cè)重于對城市中時間和空間模式的成因及內(nèi)在聯(lián)系進行分析和理解。例如，文獻[60]提供了對于道路交通中異常事件根本成因的分析挖掘的方法。文獻[61]將研究重點放在了城市空間動態(tài)特性的分析之上，其利用浮動車的GPS的軌跡數(shù)據(jù)建立了城市不同空間特征之間的交互作用模型。文獻[62]進一步分析了城市空間特征與時間特征背后的成因聯(lián)系，將城市動態(tài)特性分解為一些基本模式，并將復(fù)雜的城市空間與時間特征用這些基本模式的線性組合表示，研究的實驗結(jié)果具有很好的可解釋性。文獻[63]則使用可視化的方式，對于北京市城市交通擁堵事件的關(guān)聯(lián)關(guān)系進行了分析。

比起面向具體城市應(yīng)用的研究工作，城市動態(tài)特性的檢測與分析的內(nèi)涵和外延都更加抽象，研究工作范圍邊界很難明確界定，很多研究都作為具體應(yīng)用的支撐技術(shù)在相關(guān)文獻中進行介紹，系統(tǒng)性不強。但是作為應(yīng)用研究的支撐基礎(chǔ)，該類研究工作的價值不容忽視，構(gòu)建和梳理系統(tǒng)的城市動態(tài)特性檢測分析技術(shù)與理論體系是深人開展該項研究工作的當(dāng)務(wù)之急。

2.3.2城區(qū)功能識別與規(guī)劃

識別城市不同區(qū)域的主要功能作用是理解城市特點的首要任務(wù)之一，開展城市規(guī)劃工作是指導(dǎo)城市建設(shè)發(fā)展的主要手段，以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)在上述領(lǐng)域同樣發(fā)揮了非常重要的作用。

城區(qū)的功能識別是指利用城市運行數(shù)據(jù)和動態(tài)特征，對于城市的各個不同區(qū)域按照其在整個城市中所承擔(dān)的功能進行識別和標(biāo)注。例如劃分出商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)、行政區(qū)等。該類研究的難點一方面在于城市的功能區(qū)劃往往具有非常大的重疊性和混合性，即便是采用人工標(biāo)注的方法也很難準(zhǔn)確定義某一個城區(qū)的所承擔(dān)的具體功能；另一方面，由于城市的功能區(qū)劃屬于城市動態(tài)特性的深層次語義，并沒有非常適當(dāng)?shù)某鞘斜O(jiān)控指標(biāo)可以直接反映城市區(qū)域的功能，科研人員需要從不同城市數(shù)據(jù)空間中將城市功能區(qū)劃的投影從眾多深層次特性的投影當(dāng)中提取出來，這具有非常大的難度；此外，由于城區(qū)功能是城市的深層次特性不能直接觀測，因此很難對檢測算法的檢測正確性進行直接驗證，這也造成了對于研究工作評價的困難。盡管具有諸多挑戰(zhàn)，但是該類研究的價值依然是顯而易見的，對于城市的設(shè)計者來說，城市的功能結(jié)構(gòu)對應(yīng)了城市的內(nèi)在發(fā)展規(guī)律，通過了解城市內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律，可以指導(dǎo)未來城市的建設(shè)方向，糾正已有不合理的城市規(guī)劃方案等。

早期的城市功能區(qū)域識別工作只能對城區(qū)進行粗粒度的功能區(qū)分，例如文獻[64-68]僅能區(qū)分住宅區(qū)、非住宅區(qū)兩種類型的城市功能區(qū)劃。文獻[69]將分區(qū)的精度提到3種，即住宅區(qū)、工商業(yè)區(qū)、公共機構(gòu)區(qū)。文獻[70]則將城市的功能區(qū)進一步細化為4種，即商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、服務(wù)區(qū)、住宅區(qū)。這些粗粒度的城市功能區(qū)域劃分在一些結(jié)構(gòu)單一、形成時間短、規(guī)劃效果好的城市當(dāng)中能夠表現(xiàn)出較好的性能。但對于我國城市普遍存在的一些問題，例如城區(qū)功能復(fù)雜、混合程度高、先建設(shè)后規(guī)劃等問題，上述算法很難滿足實際的應(yīng)用需求，還需要有更加細粒度的城區(qū)識別技術(shù)。針對上述需求，文獻[62]將城市的日常通勤模式劃分成住宅區(qū)模式、工作區(qū)模式和其他模式，每一個城區(qū)的功能可以被建模為 3種不同模式根據(jù)自身功能需求而形成的線性組合，線性組合的系數(shù)可以被用來當(dāng)作該城區(qū)功能成分的度量。例如，如果某一城區(qū)在住宅區(qū)通勤模式上的系數(shù)比較大并有中等的工作區(qū)通勤模式系數(shù)，那么該區(qū)域就可以被認為包含有較多的住宅，同時還兼有一部分工作區(qū)的功能。文獻[52]對于一個城市商業(yè)區(qū)的密度水平進行了評估，每一個城區(qū)都可以使用該文獻提出的算法來估算商業(yè)功能在該個城區(qū)中的概率。文獻[53]提出了對于城市的住宅區(qū)密度分布進行測算的方法，這些方法可以用來度量某個城區(qū)屬于住宅區(qū)的概率。文獻[71]使用 OD語義流來探究不同出發(fā)—到達城區(qū)之間的相互關(guān)系。浙江大學(xué)的Pang等人使用出租車的GPS數(shù)據(jù)對于杭州市不同城區(qū)的功能進行了細粒度的劃分，該研究通過細致的城市區(qū)域功能特征設(shè)計，使用基本的SVM算法獲得高達95%的城區(qū)功能識別率。微軟亞洲研究院的Zheng等人借鑒自然語言處理領(lǐng)域中文章主題分類的方法對北京市的城區(qū)域功能進行了識別和分類，該研究的核心思想是將不同的城市區(qū)域建模為文章主題分類模型中的文章，城市的區(qū)域功能類型建模為文章的主題，將城區(qū)的通勤模式分布建模為文章的詞頻分布，并配合POI數(shù)據(jù)使用改進的 LDA對城市區(qū)域進行分類，取得了非常好的分類效果。

除了使用交通通勤數(shù)據(jù)外，文獻[73]使用手機數(shù)據(jù)對城市的區(qū)域功能進行了識別和劃分。類似的技術(shù)還可以應(yīng)用到對于道路和特殊興趣點的類型劃分，例如，文獻[74-75]對于城市的街道類型進行了識別和劃分。文獻[76]發(fā)現(xiàn)城市軌道交通的客流數(shù)據(jù)在反映乘客出行情況的同時，也揭示了城市區(qū)域間的功能聯(lián)系和演進規(guī)律，因此使用北京市的地鐵客流進出站數(shù)據(jù)對北京地鐵站周邊的城市區(qū)域進行了功能識別與劃分，為北京城市地鐵站周邊區(qū)域的規(guī)劃與設(shè)計提供了指導(dǎo)信息。文獻[77]則使用紐約地鐵的客流數(shù)據(jù)對紐約地鐵站的功能類型進行了劃分，為紐約地鐵的建設(shè)規(guī)劃提供了指導(dǎo)幫助。

使用城市數(shù)據(jù)對于建設(shè)規(guī)劃的合理性進行評估也是近兩年新興的一個研究方向。文獻[49]使用城市出租車GPS軌跡數(shù)據(jù)測算了北京市不同城區(qū)之間的連通性，并設(shè)計了3種指標(biāo)對于城區(qū)之間的交通性能進行評估。該研究所取得的成果可以用來檢測城市的設(shè)計失誤和評價城市的設(shè)計優(yōu)劣。

上述研究工作可以看作是對城市動態(tài)特征檢測技術(shù)的一種應(yīng)用，它們的一個共同特點是并不關(guān)心城市數(shù)據(jù)與某一具體城市動態(tài)特性之間的相關(guān)關(guān)系，而是使用城市數(shù)據(jù)所包含的整體信息來對城市的結(jié)構(gòu)特性進行理解。其研究方法則是直接對采集到的城市數(shù)據(jù)進行模式提取與分類，并用分類后的結(jié)果近似城市的功能區(qū)劃。這些研究之所以能夠這樣做是因為城市的功能與規(guī)劃本身就是多種城市動態(tài)特性的綜合體現(xiàn)，我們可以不用具體理解某一特定的城市動態(tài)特征對城區(qū)功能的直接作用方式，而只需要比較其之間的差異性即可。在該類研究中，所采用城市數(shù)據(jù)的種類越豐富，數(shù)據(jù)包含的城市動態(tài)信息越多，越有利于問題的求解。

2.3.3附加行業(yè)應(yīng)用

以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)也能為不同的城市行業(yè)應(yīng)用提供巨大的幫助，海量的城市數(shù)據(jù)的收集過程本身就是為了支持與之相對應(yīng)的行業(yè)應(yīng)用。例如，GPS浮動車數(shù)據(jù)是為了監(jiān)測道路的擁堵狀況；手機數(shù)據(jù)是為了提供手機通訊服務(wù)；一卡通客流數(shù)據(jù)是為了提供方便的公共交通服務(wù)等。除了這些數(shù)據(jù)本身所對應(yīng)的專門應(yīng)用之外，城市數(shù)據(jù)還可以用于提供與最初數(shù)據(jù)收集過程無關(guān)的行業(yè)應(yīng)用，我們稱之為附加行業(yè)應(yīng)用。附加行業(yè)應(yīng)用的一個重要特點是，人們無法獲得充分的目標(biāo)行業(yè)數(shù)據(jù)，而只能采用相關(guān)的外圍城市數(shù)據(jù)，建立行業(yè)信息同外圍數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)模型，再利用模型和綜合數(shù)據(jù)反推行業(yè)應(yīng)用所需的信息。如何從包含了城市綜合特性的外圍城市數(shù)據(jù)當(dāng)中提取某一特定附加行業(yè)應(yīng)用所需要的信息，是附加行業(yè)應(yīng)用研究所面臨的主要挑戰(zhàn)。一些具有代表性的研究工作包括能源消耗、空氣質(zhì)量、住房價格和地圖測繪等。接下來我們對這些工作進行簡要介紹。

1）能源消耗

能源是維系城市運轉(zhuǎn)的動力所在，隨著全球能源的日益枯竭，降低城市能源消耗、構(gòu)建綠色城市成為智慧城市建設(shè)的核心目標(biāo)之一然而，城市作為一個復(fù)雜的能量代謝系統(tǒng)，即便是弄清楚城市對某一種特定形式能源的消耗量也是非常困難的。為解決這一問題，微軟亞洲研究院的Zheng等人利用出租車GPS數(shù)據(jù)和城市加油站的POI數(shù)據(jù)對北京市機動車輛的每日汽油消耗量進行了估算。該研究所要解決的挑戰(zhàn)一方面在于出租車并不能完全代表城市中全部車輛的行為，每一個加油站中正在加油的車輛中只有一小部分是出租車，也并非每個加油站每時每刻都有出租車輛在進行加油；另一方面 GPS數(shù)據(jù)只包含出租車的行駛軌跡與運營狀態(tài)信息，沒有明確的車輛行駛意圖信息，一輛出租車在加油站附近出現(xiàn)并不能說明其正在加油，需要有專門的算法對出租車的加油行為進行檢測和判斷。針對上述兩個方面的問題，Zheng等人設(shè)計實現(xiàn)了從GPS軌跡數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)加油事件的檢測方法，提出了一種能夠在稀疏張量當(dāng)中分析汽車在加油站中加油所消耗時間的評估算法，并實現(xiàn)了能夠通過加油時間推斷加油站車輛到達頻率的排隊計算方法。該研究可以為普通用戶提供加油站的推薦服務(wù)，也可以為石油公司的加油站建設(shè)規(guī)劃提供意見，同時還可以讓政府了解和掌握整個城市的能源消耗情況，從而制定更為合理的能源管理政策。

除了Zheng等人的研究工作之外，文獻[79]還通過分析城市人口、車輛GPS數(shù)據(jù)以及POI等數(shù)據(jù)來規(guī)劃電動汽車充電站的建設(shè)。文獻[80]則通過分析車內(nèi)總線傳感器的數(shù)據(jù)來設(shè)計更加節(jié)能環(huán)保的汽車駕駛方式。

2）空氣質(zhì)量

大氣污染問題是我國主要大型城市所面臨的一個巨大的環(huán)境問題。尤其是近幾年，北京的空氣質(zhì)量問題受到了從政府到公眾的一致關(guān)注，PM2.5、霧霾、空氣指數(shù)等不斷成為新聞媒體所熱議的關(guān)鍵詞。為解決我國城市近兩年持續(xù)出現(xiàn)的空氣污染問題，國務(wù)院于2013-09-10日印發(fā)了《大氣污染防治行動計劃》，提出要從 10個方面采用綜合手段防治大氣污染。然而，空氣污染也具有非常復(fù)雜的成因，人們在對于大氣污染的認識依然存在著許多空自。比如大氣中的首要污染物就是竟是由什么原因造成的，交通、工廠、氣候、天氣、人口、植被，究竟哪一個才是對空氣質(zhì)量影響最大的因素，現(xiàn)有的空氣監(jiān)控系統(tǒng)能否滿足大氣污染治理的實際需要等。只有回答了這些問題才能夠真正實現(xiàn)對于大氣污染的有效防治。

基于城市計算技術(shù)的U-Air系統(tǒng)在該領(lǐng)域取得了初步的研究進展。U-Air系統(tǒng)對北京市22個空氣監(jiān)測站的PM2.5數(shù)據(jù)讀數(shù)進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)即便是在相同的天氣條件下，距離非常接近的兩個空氣監(jiān)測站的 PM2.5數(shù)據(jù)讀數(shù)依然會有數(shù)倍的差距。這意味著如果采用線性差值的方法，目前較為稀疏的監(jiān)測站分布并不能完全反映整個北京市的空氣質(zhì)量情況。市民在得知空氣質(zhì)量較好的情況下，很可能會外出進人一個空氣質(zhì)量非常差的市區(qū)，從而引發(fā)健康問題。為了解決這一問題，U-Air系統(tǒng)利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，使用城市的氣象數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、城市結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)等訓(xùn)練獲得了城市空氣質(zhì)量的時空模型，并使用該模型實現(xiàn)了以1 km2為單位的細粒度城市空氣質(zhì)量報告。此外，該模型還能夠很好地度量不同城市動態(tài)因素對空氣質(zhì)量的影響情況。該研究成果為進一步的空氣質(zhì)量預(yù)報和空氣污染治理等大氣污染防治工作奠定了初步的基礎(chǔ)。

3）城市經(jīng)濟

城市經(jīng)濟學(xué)是經(jīng)濟學(xué)的一個重要分支，其研究對象是城市中各要素在社會經(jīng)濟系統(tǒng)中的相互作用關(guān)系和運行方式。以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)采用全新的視角來分析城市經(jīng)濟學(xué)問題，與傳統(tǒng)的經(jīng)濟學(xué)分析模型不同，數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)在這里扮演了核心角色。

英國科研人員設(shè)計開發(fā)的Geo-Spotting系統(tǒng)使用機器學(xué)習(xí)的方法，利用Foursquare應(yīng)用提供的LBS數(shù)據(jù)，對紐約城區(qū)的店鋪地理位置與營業(yè)收益的關(guān)系進行了分析，并以此為依據(jù)幫助商戶進行店鋪選址。文獻[85-86]使用POI數(shù)據(jù)對城市的經(jīng)濟活動分布進行研究。此外，一些關(guān)于城市商業(yè)區(qū)分布的城市功能區(qū)域識別工作也可以列人城市經(jīng)濟學(xué)的范疇當(dāng)中。

4）地圖測繪

城市交通數(shù)據(jù)在地圖的測繪方面也能夠發(fā)揮非常大的作用，對于城市當(dāng)中一些新修建但并未進行地圖測繪的街道，可以使用車輛行的駛軌跡數(shù)據(jù)進行測量，這樣的測繪方式可以極大地提升城市地圖的測繪效率并有效地降低測繪成本。文獻[87]率先研究了使用城市交通的GPS數(shù)據(jù)進行地圖繪制的方法，文獻[88]提出了一種能夠檢測雙向道路路鏈的地圖生成算法，文獻[89]則進一步設(shè)計了能夠?qū)Τ鞘兄辛⒔粯蚪徊纥c進行檢測地圖繪制方法。

綜上所述，附加行業(yè)應(yīng)用的相關(guān)研究專注于智慧城市建設(shè)某一領(lǐng)域的特殊需求，核心任務(wù)是建立已知城市數(shù)據(jù)同城市未知特性之間的關(guān)系模型。該類研究所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于如何降低現(xiàn)有數(shù)據(jù)同無關(guān)特性之間的稠合程度，挖掘數(shù)據(jù)同目標(biāo)應(yīng)用之間的相關(guān)聯(lián)系。在該類應(yīng)用當(dāng)中數(shù)據(jù)所包含的城市動態(tài)信息越單一越有助于問題的求解。

2.4城市人類行為統(tǒng)計力學(xué)

人類行為統(tǒng)計力學(xué)是統(tǒng)計物理學(xué)的一個重要分支，主要研究內(nèi)容是使用統(tǒng)計的手段揭示人類行為的內(nèi)在規(guī)律，采用的研究手段以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜系統(tǒng)等物理學(xué)工具為主，并綜合融人了信息科學(xué)、社會學(xué)等多學(xué)科研究工具。該領(lǐng)域的研究早期由物理學(xué)家發(fā)起，近幾年越來越多地受到信息科學(xué)等其他領(lǐng)域科研人員的關(guān)注.城市環(huán)境下的人類行為統(tǒng)計力學(xué)研究我們稱之為城市人類活動統(tǒng)計力學(xué)。該類研究與智能交通、城市計算等信息學(xué)科研究的不同之處在于其更加關(guān)注揭示數(shù)據(jù)背后所蘊含的自然規(guī)律，應(yīng)用色彩并不濃重。接下來，本文從城市交通網(wǎng)絡(luò)分析和市民行為建模兩個方面簡要介紹相關(guān)的研究工作。

2.4.1城市交通網(wǎng)絡(luò)分析

與城市交通網(wǎng)絡(luò)分析相關(guān)的統(tǒng)計力學(xué)研究來源于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究。1998年 W atts和 Strogatz在《Nature》上發(fā)表文章提出了小世界（small world）網(wǎng)絡(luò)模型，該模型描述了從完全規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)到完全隨機網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。小世界網(wǎng)絡(luò)既具有與規(guī)則網(wǎng)絡(luò)類似的聚類特性，又具有與隨機網(wǎng)絡(luò)類似的較小直徑。隨后，1999 年Barabasi和Albert在《Science》上發(fā)表文章指出許多實際的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的連接度分布都具有冪律形式，由于冪律分布沒有明顯的特征長度，該類網(wǎng)絡(luò)又被稱為無標(biāo)度（scale free）網(wǎng)絡(luò)。在兩篇經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)研究論文的推動之下，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論開始在各個學(xué)科顯現(xiàn)出巨大的能量，并逐漸成為交叉學(xué)科研究的熱點之一。

在城市研究領(lǐng)域，道路交通網(wǎng)絡(luò)特別是軌道交通網(wǎng)絡(luò)成為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用的主要領(lǐng)域。文獻[92-94]分別對美國波士頓市的交通網(wǎng)絡(luò)、印度的鐵路網(wǎng)絡(luò)、以及波士頓和維也納軌道交通網(wǎng)絡(luò)進行了研究，發(fā)現(xiàn)上述網(wǎng)絡(luò)均滿足小世界特性。文獻[95]采用公共交通數(shù)據(jù)和私人交通數(shù)據(jù)對韓國的高速公路網(wǎng)絡(luò)進行了研究。研究結(jié)果顯示，公共高速公路網(wǎng)絡(luò)為無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。但與私人交通網(wǎng)絡(luò)合并后，網(wǎng)絡(luò)不再具備無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特點，而是符合重力模型。文獻[96]對韓國首爾的地鐵網(wǎng)絡(luò)進行了研究，研究顯示首爾地鐵邊的權(quán)重分布為冪律分布，對于客流數(shù)據(jù)通過生成樹模型構(gòu)造出的圖，其強度為對數(shù)正態(tài)分布，度分布為冪律分布。文獻[97]對新加坡公共交通網(wǎng)絡(luò)進行了分析。結(jié)果顯示，就網(wǎng)絡(luò)拓撲特性而言，軌道交通網(wǎng)絡(luò)更接近于隨機網(wǎng)絡(luò)。但在考慮客流網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)整體呈現(xiàn)出無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特性。文獻[98]則對加拿大多倫多市的地鐵網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展規(guī)劃進行了評估，結(jié)果顯示多倫多地鐵網(wǎng)絡(luò)在之后25年將更加優(yōu)化。

由于我國城市軌道交通發(fā)展的相對較晚，國內(nèi)城市交通網(wǎng)絡(luò)的研究目前主要集中于公交網(wǎng)絡(luò)，涉及到地鐵網(wǎng)絡(luò)的只有對北京和上海地鐵網(wǎng)絡(luò)的研究。但這些研究大多局限于利用仿真模擬方法討論網(wǎng)絡(luò)抗毀性方面的特性等。

2.4.2城市居民行為建模

城市居民的行為建模是人類時空動力學(xué)研究的一個子集二。人類行為的時空動力學(xué)研究開始于 2005年Barabasi教授在《Nature》上發(fā)表了一篇有關(guān)人類行為時間特性的論文。該文認為人類行為在時間上分布并不符合對泊松過程，并提出了一種基于優(yōu)先級的排隊論模型，該模型顯示人類活動的時間分布更加接近于冪律分布（power law）。隨后，Broekmann等人在《Nature》上發(fā)表了關(guān)于人類行為空間標(biāo)度律的研究，該研究顯示人類長程旅行中表現(xiàn)出來空間行為的既不同于隨機游走過程又不同于 Lévy飛行過程的獨特性質(zhì)。在文獻[106-107]的推動下，人類行為的時空動力學(xué)很快成為統(tǒng)計物理學(xué)和復(fù)雜性科學(xué)研究的熱點領(lǐng)域。

城市作為人類活動最為密集的區(qū)域之一，在該研究領(lǐng)域中必然不會缺席。在眾多城市數(shù)據(jù)當(dāng)中，最先被用來分析人類時空行為的是手機數(shù)據(jù)。文獻[108]使用志愿者3~6個月的短消息通信記錄進行了人類活動的時間分析，發(fā)現(xiàn)其行為符合冪指數(shù)在1.2~1.7之間的冪律分布。文獻[109]利用2006年新年期間600萬用戶的3000萬條短信數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)送時間間隔和回復(fù)時間間隔均符合截尾冪律分布。文獻[110]對來自3家公司14萬用戶的150萬條短信記錄進行了分析，并發(fā)現(xiàn)其符合雙模分布，即前段為冪律分布，后段為指數(shù)分布。

在人類空間行為研究方面，文獻[111]分析了 10萬名手機用戶在6個月內(nèi)的通話地點記錄，發(fā)現(xiàn)這些用戶的移動距離服從帶有指數(shù)尾的冪律分布。進一步，文獻[112]使用同樣的手機通話地點數(shù)據(jù)對人類空間活動模式的可預(yù)測性進行了分析。分析結(jié)果顯示，樣本數(shù)據(jù)中的用戶活動在空間上具有93%的可預(yù)測性，且不同個體的可預(yù)測性差異并不大。

文獻[113]使用瑞典4個城市中50輛出租車6個月的GPS軌跡數(shù)據(jù)，對出租車乘客的出行行為進行了統(tǒng)計分析，研究認為出租車乘客的乘車距離服從雙段的冪律分布。北航的Xu等人使用北京市近兩萬輛出租車3個月內(nèi)的GPS軌跡數(shù)據(jù)，對出租車乘客的乘車距離特征進行了更加精確的統(tǒng)計測算。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，出租車乘客的乘車距離與時間長度均服從指數(shù)分布，而非文獻[113]所認為的冪律分布。Bazzani教授的研究小組使用意大利羅馬、博洛尼亞、西尼加利亞和佛羅倫薩等城市的私家車GPS數(shù)據(jù)，對私家車主駕車出行的行為特征進行了統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果顯示這3個城市的車輛行駛里程都近似服從指數(shù)分布，驗證了文獻[114]的統(tǒng)計結(jié)論。

文獻[119]使用倫敦地鐵中200萬名乘客在一周時間內(nèi)的IC卡刷卡數(shù)據(jù)，對于乘客的乘車距離進行了統(tǒng)計，研究發(fā)現(xiàn)地鐵乘客的乘車距離更加近似于負二項式分布，而非通常認為的冪律分布或是類似于出租車乘客/私家車主出行距離的指數(shù)分布。文獻[120]對230名志愿者填寫的日常出行日志數(shù)據(jù)進行了研究，該研究的一大亮點在于對個體行為的空間特性進行了分析。研究結(jié)果顯示，在混合交通情況下，交通費用通常與出行距離通常具有線性關(guān)系而出行時間與距離則具有“對數(shù)+線性”關(guān)系，出行距離分布近似為帶有指數(shù)截斷的冪函數(shù)律；而在單一交通工具出行時間和距離是線性關(guān)系。

2012年Barabási教授在《Nature》上發(fā)表的一篇文章提出了一種關(guān)于城市間市民通勤活動范圍的“輻射”模型，該模型相比交通領(lǐng)域中傳統(tǒng)的引力模型更加準(zhǔn)確且沒有參數(shù)。該文很快引起了學(xué)術(shù)界對城市交通通勤行為的關(guān)注。人們對于城市的人類活動行為的研究重點也開始從出行距離的標(biāo)度律研究擴展到了城市/城區(qū)之間的人口移動流量研究。北京航空航天大學(xué)Xu等人基于多個城市的出租車與出行數(shù)據(jù)分析，提出了一種新的群體移動模型，能夠模擬和預(yù)測城市內(nèi)不同區(qū)域間的人口移動的流量?；谶@一模型的理論分析進一步表明造成出租車出行距離呈指數(shù)分布的根本原因在于城市內(nèi)人口密度呈指數(shù)衰減。針對城市內(nèi)通勤模式與城市間通勤模式的不同特性，北京師范大學(xué)的Wang教授等人提出了一種conductiorrlike stochastic process模型來進一步準(zhǔn)確刻畫城市內(nèi)人口流動的通勤特性。

綜合上述研究可以看出，利用來源豐富的城市多源數(shù)據(jù)以及強大的統(tǒng)計物理工具，我們可以深刻地理解城市道路、交通結(jié)構(gòu)以及人類活動行為的本質(zhì)特性。相對于基于機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘的等計算機技術(shù)的城市計算等研究，該類研究領(lǐng)域的研究結(jié)論具有很強的可解釋性。在應(yīng)用方面，該領(lǐng)域的文獻雖然很少介紹具體的應(yīng)用方式，但是我們可以看出，相關(guān)的理論研究成果可以很好地為智慧城市中的交通規(guī)劃建設(shè)、定制推薦、傳染病防控等應(yīng)用服務(wù)。

3技術(shù)與研究特點

3.1核心技術(shù)與理論

1）數(shù)據(jù)感知技術(shù)

以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)從頂層設(shè)計到具體的技術(shù)細節(jié)，均是以海量的城市數(shù)據(jù)作為核心支撐的，因此城市數(shù)據(jù)的感知與獲取技術(shù)就成為研究工作的整體技術(shù)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的城市傳感器技術(shù)在為不同的行業(yè)應(yīng)用提供服務(wù)的同時，也直接或間接地收集到了大量的城市動態(tài)感知數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)使得現(xiàn)有的研究工作成為可能。與此同時，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，人們可以隨時隨地的記錄和分享自己的所見所聞，使得“以人為傳感器”對城市進行感知的群體感知技術(shù)開始日漸興起。例如文獻[124]使用微博數(shù)據(jù)對2012年北京市“7·21”暴雨的積水點進行了檢測，其結(jié)果與實際積水地點基本相符。目前，群體感知技術(shù)在智慧城市應(yīng)用當(dāng)中還只是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式的一種補充，相信在不久的將來，群體感知技術(shù)將會逐步走向前臺，成為智慧城市應(yīng)用的一項主要數(shù)據(jù)來源。

2）數(shù)據(jù)管理技術(shù)

海量城市數(shù)據(jù)的存儲、管理與檢索是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作，已有的一些研究工作顯示，分布式數(shù)據(jù)庫、Hadoop等現(xiàn)有的數(shù)據(jù)管理方式尚無法完全滿足智慧城市應(yīng)用對于海量數(shù)據(jù)查詢與管理的實時性和靈活性要求。造成該問題的根本原因在于，用于智慧城市應(yīng)用的海量城市數(shù)據(jù)并非專門為建設(shè)智慧城市而收集（多為城市信息化和數(shù)據(jù)化過程中的信息基礎(chǔ)設(shè)施），數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計者更多考慮的是其初始的數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，而沒有對智慧城市應(yīng)用作任何數(shù)據(jù)管理優(yōu)化。同時城市計算等智慧城市技術(shù)在數(shù)據(jù)利用方面又有著異常廣闊的想象空間，即便是智慧城市研究的專家也無法列舉所有可能的應(yīng)用模式。這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計者在開發(fā)系統(tǒng)時無法獲知系統(tǒng)應(yīng)用者的具體應(yīng)用需求，從而引起數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)之間的不匹配，影響系統(tǒng)的整體性能。如何解決這一問題目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界尚并沒有非常成熟的技術(shù)方案和支撐理論。

3）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是大數(shù)據(jù)時代進行數(shù)據(jù)利用和知識發(fā)現(xiàn)的另一項核心關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市也必然需要數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的大力支持。該領(lǐng)域一個主要的挑戰(zhàn)在于如何在海量多源的城市數(shù)據(jù)當(dāng)中尋找合適具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)子集。例如，城市動態(tài)檢測研究往往需要所使用的城市數(shù)據(jù)子集盡可能多的涵蓋城市動態(tài)特性的各個方面，而具體的附加行業(yè)應(yīng)用則要求數(shù)據(jù)所包含的信息盡可能的單一純粹。這些互斥性的數(shù)據(jù)需求給城市數(shù)據(jù)的收集、管理和挖掘都帶來了巨大挑戰(zhàn)。解決好數(shù)據(jù)子集的選擇問題與子集間不同數(shù)據(jù)的融合問題，是在智慧城市領(lǐng)域進行數(shù)據(jù)挖掘研究的關(guān)鍵所在。

4）數(shù)據(jù)活化技術(shù)

數(shù)據(jù)活化（data vitalization）概念是由北京航空航天大學(xué)熊璋教授所提出的一種全新的數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用模式。數(shù)據(jù)活化也就是賦予數(shù)據(jù)生命的意思，數(shù)據(jù)活化技術(shù)的核心思想在于將真實物理世界中的數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系映射到數(shù)據(jù)存儲與管理的數(shù)字空間中，使存儲空間中相互隔離的數(shù)據(jù)變?yōu)橐粋€有機的整體，恢復(fù)數(shù)據(jù)在物理世界當(dāng)中的關(guān)聯(lián)性，并突破信息空間在進行數(shù)據(jù)利用時的局限性。數(shù)據(jù)活化體系結(jié)構(gòu)采用“活化細胞”(vitalized cell）的對數(shù)據(jù)進行組織。活化細胞作為數(shù)據(jù)組織和管理的最基本單元，一方面具有對數(shù)據(jù)的存儲能力，另一方面也具有映射物理空間中數(shù)據(jù)聯(lián)系與相互作用的計算能力?；罨毎诖鎯?shù)據(jù)的同時，會根據(jù)實際應(yīng)用的不同，不斷地學(xué)習(xí)用戶應(yīng)用行為并對細胞中的數(shù)據(jù)進行重組織，使數(shù)據(jù)可以更好地適應(yīng)多樣化的用戶需求。同時，當(dāng)物理世界中數(shù)據(jù)描述對象發(fā)生變化時，活化細胞還可以通過自主演化的方式來改變數(shù)據(jù)的儲存結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，從而實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的代謝與演化過程。

數(shù)據(jù)活化技術(shù)非常適合追蹤物理世界中的對象實體在數(shù)據(jù)空間中的映射演進過程，是處理海量城市數(shù)據(jù)、構(gòu)建智慧城市的有力工具。例如，文獻[127]使用數(shù)據(jù)活化的思想設(shè)計了一種海量城市數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)組織工具（the Internet of data，IOD），該工具可以對現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的活化組織，非常適合城市中海量物聯(lián)網(wǎng)與傳感器數(shù)據(jù)的管理。文獻[128]將數(shù)據(jù)活化思想直接應(yīng)用到了智慧城市當(dāng)中，設(shè)計了一種面向城市數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)活化體系架構(gòu)。文獻[129]使用數(shù)據(jù)活化技術(shù)對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化的描述，該研究的成果可以用以解決城市視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的高維度和非結(jié)構(gòu)化問題。除此之外，數(shù)據(jù)活化技術(shù)也受到了工業(yè)界的密切關(guān)注，如圖7所示，美國Bardess Group Ltd. 公司基于數(shù)據(jù)活化技術(shù)開發(fā)了一種Data Revitalization的數(shù)據(jù)管理解決方案。該方案的數(shù)據(jù)管理架構(gòu)共有5層組成，并且具有更新、學(xué)習(xí)和演進的能力，使用該架構(gòu)可以有效的提高企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的整體管理質(zhì)量。

數(shù)據(jù)活化技術(shù)已經(jīng)在智慧城市、視頻數(shù)據(jù)分析、企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理等數(shù)據(jù)密集性應(yīng)用領(lǐng)域初步展示了其技術(shù)優(yōu)勢。使用數(shù)據(jù)活化技術(shù)對城市數(shù)據(jù)的組織與管理方式進行重構(gòu)，從數(shù)據(jù)的底層結(jié)構(gòu)開始實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智慧化，將會是未來智慧城市技術(shù)研究的一個重要的發(fā)展方向。

5）數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

智慧城市技術(shù)是一種與普通民眾生活緊密結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)，友好親切的服務(wù)呈現(xiàn)方式是其中必不可少的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)能夠?qū)?fù)雜紛繁的城市數(shù)據(jù)以一種簡潔有序的方式呈獻給用戶，可以很好地填補技術(shù)到用戶之間的理解鴻溝。在城市數(shù)據(jù)應(yīng)用的推動下，數(shù)據(jù)可視化必然會成為未來智慧城市技術(shù)體系當(dāng)中至關(guān)重要的一環(huán)。

6）統(tǒng)計物理學(xué)理論

物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本結(jié)構(gòu)、最普遍相互作用、最一般運動規(guī)律及所使用實驗手段和思維方法的自然科學(xué)?；A(chǔ)物理理論對于工業(yè)應(yīng)用技術(shù)的影響是往往是變革性的。17世紀(jì)牛頓經(jīng)典力學(xué)引發(fā)的工業(yè)革命、20世紀(jì)量子力學(xué)引發(fā)的新技術(shù)革命都是非常好的證明。進人 21世紀(jì)之后，人類活動行為的基礎(chǔ)理論研究成為了統(tǒng)計物理學(xué)的一個新興研究熱點，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、人類活動時空動力學(xué)等研究成果不斷涌現(xiàn)，這些成果必然會引發(fā)城市技術(shù)的發(fā)展的巨大變革。在這樣的大趨勢下，誰能夠更好地利用統(tǒng)計物理學(xué)的相關(guān)研究成果，誰就能夠在日趨激烈的智慧城市技術(shù)競爭中占領(lǐng)先機。

3.2領(lǐng)域研究特點

3.2.1多學(xué)科交叉

以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市是一個多學(xué)科、多領(lǐng)域相互交融的交叉學(xué)科。該領(lǐng)域的工作涉及到信息科學(xué)、交通科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、規(guī)劃與建筑學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)以及社會科學(xué)等多個不同領(lǐng)域的基本理論與技術(shù)工具。并給出了不同學(xué)科在以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)研究中所扮演的角色地位。

由于數(shù)據(jù)收集、管理、分析、處理與應(yīng)用均需要依賴于信息技術(shù)，因此信息科學(xué)在整個領(lǐng)域當(dāng)中起到了核心的主導(dǎo)作用。同時，與城市生活運行密切相關(guān)的各項專業(yè)學(xué)科知識作為信息科學(xué)的在某一專業(yè)領(lǐng)域的知識補充，極大地擴展了信息技術(shù)所能夠涵蓋的應(yīng)用范圍。在對城市數(shù)據(jù)進行應(yīng)用時，某一專門學(xué)科的專業(yè)知識可以幫助信息技術(shù)建立所需的數(shù)據(jù)分析與處理模型。在整個以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究領(lǐng)域當(dāng)中，信息技術(shù)即是多學(xué)科進行交叉合作的關(guān)聯(lián)核心，也是支撐各個學(xué)科發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢的公共技術(shù)平臺。如果沒有信息技術(shù)作為銜接，專業(yè)學(xué)科知識很難在完全不相關(guān)的領(lǐng)域當(dāng)中建立起必要的聯(lián)系。同時，如果沒有專業(yè)學(xué)科知識的幫助，信息技術(shù)所能發(fā)揮的作用也只能停留在信息領(lǐng)域當(dāng)中，無法發(fā)揮出其應(yīng)有的強大作用。

因此在智慧城市領(lǐng)域開展數(shù)據(jù)研究時，技術(shù)思路上需要充分考慮其學(xué)科交叉的特點，注意吸收和使用多學(xué)科的知識、經(jīng)驗與技術(shù)。一方面要使用信息技術(shù)的視角，將信息科學(xué)的知識與核心思想應(yīng)用到不同的學(xué)科領(lǐng)域當(dāng)中，解決智慧城市建設(shè)過程中的不同領(lǐng)域的應(yīng)用問題。另一方面也需要多多借鑒其他學(xué)科的問題分析與解決模式，將其融合到信息技術(shù)領(lǐng)域，從而豐富和擴展信息技術(shù)的內(nèi)涵與外延。

3.2.2以數(shù)據(jù)為中心

為了理清以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究中，城市信息基礎(chǔ)設(shè)施、城市運行動態(tài)以及城市數(shù)據(jù)所扮演的不同角色及其相關(guān)關(guān)系，我們用一個“X-Ray模型”來對城市數(shù)據(jù)應(yīng)用的總體模式進行說明。

我們將想要了解的城市運行動態(tài)比作一個需要檢查身體的病人，病人身體中的神經(jīng)、血管、肌肉、骨骼、內(nèi)臟等器官分別代表了城市當(dāng)中的交通、人口、環(huán)境、能源、經(jīng)濟、物流等深層次的動態(tài)韻律。如果想要了解一個城市的健康狀況，我們必須對這些深層次的動態(tài)進行感知。最直接的方式是安裝傳感設(shè)備對我們想要了解的城市動態(tài)行為進行直接監(jiān)測，但是由于成本、技術(shù)、隱私等問題，直接監(jiān)測往往難以實現(xiàn)，我們只能使用從現(xiàn)有信息基礎(chǔ)設(shè)施中的獲得的外圍數(shù)據(jù)來對城市進行分析。這就好比醫(yī)生不能總是通過穿刺、手術(shù)等有損的方式來了解病人的身體狀況一樣，我們需要通過一些類似X光的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)來了解病人。例如，車輛的GPS導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)和手機通信的基站位置數(shù)據(jù)雖然并非了研究城市中人類活動行為而收集，但是卻可以在不侵犯用戶隱私和引起個體反感的情況下，對于人類日常活動的行為方式進行研究。這些城市數(shù)據(jù)就像 X光射線一樣，無損地透過城市的肌體將城市內(nèi)大量有用的信息呈現(xiàn)給了科研人員。

智慧城市研究中進行分析數(shù)據(jù)的研究人員，需要像醫(yī)生將X片影像同疾病建立起聯(lián)系一樣，將不同的城市數(shù)據(jù)同所要分析的具體城市動態(tài)特性建立起聯(lián)系。在這一過程中，豐富的數(shù)據(jù)來源同精湛的分析技術(shù)都是必不可少的因素。充足的數(shù)據(jù)來源可以極大降低問題求解的難度，但是最終結(jié)果的可靠性還是需要依賴于研究人員對分析算法的設(shè)計和選取。就像綜合采用 CT、核磁、超聲等復(fù)合醫(yī)學(xué)影像手段可以更好的幫助醫(yī)生診斷病情，但最終的治療效果依然取決于醫(yī)生憑借專業(yè)知識與個人經(jīng)驗而給出的系統(tǒng)治療方案。智慧城市領(lǐng)域的研究人員需要綜合運用信息科學(xué)、物理學(xué)、人類學(xué)、社會學(xué)知識等多學(xué)科知識，系統(tǒng)分析所能獲得的多種城市動態(tài)數(shù)據(jù)，對智慧城市的建設(shè)中所存在的問題作出精準(zhǔn)判斷，然后因地制宜、對癥下藥的解決所面臨的問題。這就是以數(shù)據(jù)科學(xué)在智慧城市領(lǐng)域進行應(yīng)用的學(xué)科特點，也是以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)的魅力所在。

3.2.3區(qū)域特性

城市是人們生活的空間，關(guān)注城市科學(xué)的科研人員也身處其中，因此在進行智慧城市研究時，科研人員受到自身知識感受環(huán)境和數(shù)據(jù)項目來源的影響，會自覺或不自覺地首先選擇自己身處或離自己較近的城市作為研究對象。這就導(dǎo)致智慧城市的相關(guān)研究工作具有很強的區(qū)域性。美國的科研人員會優(yōu)先選擇紐約、洛杉磯等大型發(fā)達城市進行研究，歐洲的科研工作更多的集中在歐洲中小城市的范圍內(nèi)，而中國和華裔的科學(xué)家更加關(guān)注北京、上海等超大型發(fā)展中城市存在的問題。智慧城市研究的這種區(qū)域性特點為中國的科研人員帶來了得天獨厚的優(yōu)勢。首先，中國具有非常豐富的城市資源。根據(jù)最新的統(tǒng)計數(shù)字顯示，截至 2012年我國的城市化水平已經(jīng)達到 52.57%，全球人口超過百萬的特大城市21%位于中國。豐富的城市資源為我國學(xué)者提供了充分且熟悉的研究樣本。其次，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國城市的信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)水平也有了顯著的提高，城市的信息化程度有了長足的進步。物聯(lián)網(wǎng)、GPS終端、智能手機、市政信息化等城市數(shù)據(jù)采集設(shè)施與渠道日漸普及與暢通，這使得我國學(xué)者可以相對較容易地獲得豐富的城市數(shù)據(jù)。除此之外，在提高城市管理水平、改善城市環(huán)境、治理擁堵污染等城市病、建設(shè)和諧社會、構(gòu)建智慧城市方面，我國從政府到民間均有著非常迫切的需求和實際投人，這使得我國的科研人員可以得到充足的研究條件支持。上述3個方面優(yōu)勢使得我國科研人員在以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究領(lǐng)域中有可能率先實現(xiàn)理論和技術(shù)上的突破，從而引領(lǐng)世界智慧城市發(fā)展的潮流。

4研究展望

學(xué)術(shù)界和工業(yè)界圍繞著以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市這一主題展開了多層次、多視角、多方位的理論與技術(shù)探索，并取得了令人矚目的研究成果。然而，構(gòu)建和諧宜居的智慧城市系統(tǒng)，實現(xiàn)人與環(huán)境、人與城市和諧發(fā)展的智慧城市愿景，依然存在有諸多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)需要多學(xué)科、多領(lǐng)域的研究人員們相互配合、凝聚智慧、共同面對。在這里，我們對未來在以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市領(lǐng)域可能有所突破的研究方向和有待突破的研究問題進行展望。

1）多源城市數(shù)據(jù)的緊稠合

城市是一個復(fù)雜的、龐大的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)，其任何一方面的動態(tài)特性都會在不同的數(shù)據(jù)空間中有所體現(xiàn)?，F(xiàn)有的智慧城市研究工作往往只能利用到城市數(shù)據(jù)空間中的一兩種數(shù)據(jù)，即使是多源數(shù)據(jù)融合的研究工作也往往是某一類數(shù)據(jù)為核心，加之地圖/POI等城市GIS錨定數(shù)據(jù)作支撐，例如：出租車GPS數(shù)據(jù)+地圖/POI數(shù)據(jù)等。多源數(shù)據(jù)的稠合度并不高，利用模式也相對單一如何充分挖掘城市核心數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)之間的緊稠合，將會是未來智慧城市中數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

2）信息世界一物理世界的交互

開展智慧城市技術(shù)研究的根本目的是為了服務(wù)城市與市民，即將信息空間的智慧應(yīng)用到真實的物理世界當(dāng)中。同時，應(yīng)用了智慧城市新技術(shù)的物理世界也會發(fā)生變化，并在信息空間中有所反映，研究人員還需要根據(jù)這些反饋進一步改進技術(shù)。這種信息世界同物理世界的交互過程將不斷地迭代進行，并且逐步實現(xiàn)自主演化，最終構(gòu)成一個具有自我改進能力的反饋系統(tǒng)。目前業(yè)界還沒有太多相關(guān)工作的報道，但相信不久的將來，物理世界與信息世界的交互研究將會成為智慧城市研究的一個重要方向。

3）城市深層次數(shù)據(jù)的利用

城市的運行過程涵蓋了交通、經(jīng)濟、社會、物流等多層次、多方面的社會活動?，F(xiàn)有研究工作所采用的地圖數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等都只是反映了城市活動的物理與信息接觸行為，并且均是以地理位置坐標(biāo)進行錨定標(biāo)注的。對于一些深層次的城市邏輯行為，例如資金流動、政策導(dǎo)向、社會心理、流行時尚等，現(xiàn)有研究工作都少有涉及。開發(fā)利用城市深層次數(shù)據(jù)、挖掘城市運行的內(nèi)在邏輯關(guān)系將會是智慧城市技術(shù)發(fā)展的未來方向之一。

4）城市行為動力學(xué)理論體系

城市行為動力學(xué)是理解城市內(nèi)在行為與市民活動規(guī)律的基礎(chǔ)理論，其在整個智慧城市研究的理論體系當(dāng)中扮演著非常重要的角色。目前的城市行為動力學(xué)理論研究還只是依附于人類活動時空動力學(xué)的一個統(tǒng)計物理學(xué)分支，尚沒有形成完整的理論體系，具體內(nèi)涵與外延邊界也尚不清晰。因此，未來完善和發(fā)展系統(tǒng)的城市行為動力學(xué)理論，構(gòu)建完整獨立的理論體系，將會是智慧城市基礎(chǔ)理論研究的核心任務(wù)。

5結(jié)束語

構(gòu)建智慧城市是未來現(xiàn)代化城市的發(fā)展方向，以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市技術(shù)是支撐智慧城市建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)，相關(guān)研究具有很重要的在理論價值與現(xiàn)實意義。為了使讀者能夠?qū)τ谶@一領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀有一個概要性的整體認識，本文從數(shù)據(jù)、研究與特點3個大的角度，對以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市理論與技術(shù)進行了綜述。

隨著城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日漸成熟，人們對城市智慧化的需求也越來越迫切，智慧城市建設(shè)正在受到來自不同學(xué)科科研人員的密切關(guān)注。無論是在信息科學(xué)領(lǐng)域、城市科學(xué)領(lǐng)域，還是環(huán)境、能源、物理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市都在逐步成為人們感興趣的熱點領(lǐng)域。尤其是在數(shù)據(jù)科學(xué)崛起的大背景之下，以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市很可能會成為數(shù)據(jù)信息技術(shù)從虛擬數(shù)字空間走向真實物理世界的第一步階梯，未來的前景與影響力不可估量。

【作者單位：北京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院；北京航空航天大學(xué)深圳研究院數(shù)據(jù)活化（智慧城市）深圳市重點實驗室；國家信息中心信息化研究部】

（摘自《計算機研究發(fā)展》2014年6期）

·高被引論文摘要·

被引頻次：150

數(shù)碼城市GIS的設(shè)計與實現(xiàn)

朱慶，李德仁，龔健雅

在介紹用于數(shù)碼城市GIS建設(shè)的CCGIS體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，討論了不同細節(jié)層次的三維建模方法、集成化空間數(shù)據(jù)庫管理方式，包括基于面向?qū)ο笏枷氲氖噶?、影像和DEM三庫一體化的空間數(shù)據(jù)庫模型和三維動態(tài)可視化表示機制等。該系統(tǒng)已被用于上海、深圳和北京等城市的數(shù)碼小區(qū)示范工程建設(shè)。實踐證明，它是建設(shè)數(shù)碼城市的有效平臺。

數(shù)碼城市；GIS；細節(jié)層次；數(shù)據(jù)庫集成

來源出版物：武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）, 2001, 26(1): 8-11

被引頻次：136

論“數(shù)字城市”及其三維再現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

顧朝林，段學(xué)軍，于濤方，等

摘要：“數(shù)字城市”是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運用 3S技術(shù)、遙測、仿真—虛擬技術(shù)等對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述。通過“數(shù)字城市”技術(shù)可以將現(xiàn)代城市的信息收集、整理、歸納起來，并按照地理坐標(biāo)建立完整的空間數(shù)據(jù)模型，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)使每個人都能快速、完整、形象地了解城市的過去、現(xiàn)狀和未來。目前國內(nèi)外“數(shù)字城市”研究基本上是停留在軟硬環(huán)境建設(shè)方面，至多處于研究的初期階段，并沒有在“數(shù)字城市”研究方面取得實質(zhì)性的進展。本文主要探討我國實現(xiàn)“數(shù)字城市”的關(guān)鍵技術(shù)，諸如：數(shù)字城市空間基礎(chǔ)設(shè)施、多種GIS系統(tǒng)集成模型研究、3D GIS、三維城市規(guī)劃、城市仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)、數(shù)字城市支持下的數(shù)字社區(qū)等等。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；關(guān)鍵技術(shù)；三維城市規(guī)劃；虛擬現(xiàn)實

來源出版物：地理研究, 2002, 21(1): 14-24

被引頻次：112

面向服務(wù)的數(shù)字城市共享平臺框架的設(shè)計與實現(xiàn)

李德仁，黃俊華，邵振峰

摘要：以空間信息向全社會服務(wù)為目標(biāo)，提出了新一代數(shù)字城市空間信息共享的理論框架，并且分析了其技術(shù)特點?；赟OA（service-oriented architecture）架構(gòu)，設(shè)計了地理空間信息共享平臺的體系結(jié)構(gòu)和基于 SOA的空間數(shù)據(jù)共享模型?；贏rcGIS Server開發(fā)框架，實現(xiàn)了城市多源空間信息共享平臺的原型系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；Web服務(wù)；SOA；空間數(shù)據(jù)共享

來源出版物：武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）, 2008, 33(9): 881-885

被引頻次：100

車載式城市信息采集與三維建模系統(tǒng)

盧秀山，李清泉，馮文灝，等

摘要：空間數(shù)據(jù)快速采集是數(shù)字城市工程的關(guān)鍵技術(shù)。研制了具有自主控制和移動地理坐標(biāo)框架特點的車載式三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件包。系統(tǒng)集成了多種傳感器，實時完成載體的GPS定位數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)以及CCD影像數(shù)據(jù)的綜合采集。自主開發(fā)的軟件包具有的功能包括：后處理GPS數(shù)據(jù)，以提供載體的地理位置、速度和各傳感器的坐標(biāo)和方位；后處理激光掃描數(shù)據(jù)，以提供建筑物的距離、高度或?qū)挾饶酥撂卣骶€；后處理CCD影像數(shù)據(jù)，提供糾正后的目標(biāo)紋理；建立目標(biāo)三維模型，實現(xiàn)目標(biāo)三維重建。作為空對地觀測技術(shù)的一種必要技術(shù)補充，擬解決城市高層建筑遮擋區(qū)、高層建筑物立面、多層建筑物復(fù)雜結(jié)構(gòu)的信息獲取，以及城市和眾多工程建設(shè)所需的高速度三維測量問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；移動地理坐標(biāo)框架；全球定位系統(tǒng)；數(shù)字相機；激光掃描系統(tǒng)；三維建模

來源出版物：武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）, 2003, 36(3): 76-80

被引頻次：77

數(shù)字城市若干理論問題探討

李琦，劉純波，承繼成

摘要：該文從城市與區(qū)域信息化、數(shù)字城市工程建設(shè)的角度，結(jié)合數(shù)字城市工程實踐，綜合城市建設(shè)領(lǐng)域、3S領(lǐng)域、測繪科學(xué)領(lǐng)域、計算機科學(xué)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者對數(shù)字城市的研究成果，對數(shù)字城市的基本概念、數(shù)字城市的理論框架、數(shù)字城市的工程框架等理論問題，進行了初步的研究，提出了數(shù)字城市的基本理論框架。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；數(shù)字城市概念；數(shù)字城市理論；數(shù)字城市工程

來源出版物：地理與地理信息科學(xué), 2003, 19(1): 32-36

被引頻次：72

智慧城市研究的模型構(gòu)建及方法思考

王世福

摘要：中國的城市化既有世界城市化進程的普遍性，又具有后發(fā)展人口大國處于全球化、信息化交織的工業(yè)化進程的特殊性。智慧城市作為基于信息技術(shù)在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的新型城市理念和實踐，開展在城市規(guī)劃領(lǐng)域的研究十分必要。該研究的內(nèi)容包括對廣義智慧城市的認識、智慧城市研究的概念模型及多學(xué)科協(xié)同的研究方法準(zhǔn)備等。

關(guān)鍵詞：城市化進程；智慧城市；研究方法

來源出版物：規(guī)劃師, 2012, 28(4): 19-23

被引頻次：62

智慧城市中的大數(shù)據(jù)

李德仁，姚遠，邵振峰

摘要：探討了智慧城市的概念，總結(jié)了其發(fā)展歷程，剖析了中國建設(shè)智慧城市的動力和目標(biāo)，闡述了智慧城市的支撐技術(shù)，并提出了智慧城市的基礎(chǔ)架構(gòu)，即在數(shù)字城市的基礎(chǔ)上有機地融合物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，以實現(xiàn)對現(xiàn)實城市中人和物的自動控制和智能服務(wù)。針對無所不在的傳感器網(wǎng)對智慧城市的大數(shù)據(jù)進行了分析，面對智慧城市中大數(shù)據(jù)將帶來的諸多問題和挑戰(zhàn)，提出了應(yīng)對大數(shù)據(jù)的策略和思路，重點論述了云計算與數(shù)據(jù)挖掘，并給出了云平臺的基礎(chǔ)框架，提出了建立智慧城市運營中心的建議，最后展望了智慧城市未來美好的前景。

關(guān)鍵詞：智慧城市；大數(shù)據(jù)；數(shù)字城市；物聯(lián)網(wǎng)；云計算；數(shù)據(jù)挖掘；智能服務(wù)

來源出版物：武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）, 2014, 39(6): 631-640

被引頻次：55

以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究綜述

王靜遠，李超，熊璋

摘要：在城市信息化浪潮與數(shù)據(jù)科學(xué)崛起的共同推動下，智慧城市開始在全球范圍內(nèi)成為未來城市發(fā)展的新理念與新實踐。大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)活化、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用與分析技術(shù)在智慧城市建設(shè)當(dāng)中具有核心作用.站在信息科學(xué)的視角之上，圍繞以數(shù)據(jù)為中心這一主題，對當(dāng)前智慧城市研究工作的最新動態(tài)進行了綜述.梳理了當(dāng)前智慧城市相關(guān)研究中廣泛采用的城市數(shù)據(jù)類型及其特點，并從相關(guān)研究工作和技術(shù)與研究特點兩個大的方面對該領(lǐng)域的研究工作現(xiàn)狀進行了介紹。其中相關(guān)研究涵蓋了技術(shù)體系研究、數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能交通、城市計算技術(shù)和城市人類活動的統(tǒng)計力學(xué)等方面。而技術(shù)與研究特點的介紹包括核心技術(shù)與理論，以及領(lǐng)域研究的學(xué)科交叉、城市數(shù)據(jù)為中心、區(qū)域特性等方面。最后對該研究領(lǐng)域未來可能的發(fā)展方向進行了總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：智慧城市；城市計算；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)活化；研究進展

來源出版物：計算機研究與發(fā)展, 2014, 51(2): 239-259

被引頻次：55

論“數(shù)字城市”關(guān)鍵技術(shù)及其實現(xiàn)

顧朝林，段學(xué)軍，于濤方，等

摘要：對“數(shù)字城市”的概念進行了界定，在分析國內(nèi)外研究進展的基礎(chǔ)上，主要探討我國實現(xiàn)“數(shù)字城市”的關(guān)鍵技術(shù)，諸如：虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality）、數(shù)字城市空間基礎(chǔ)設(shè)施、多種GIS系統(tǒng)集成模型研究、3D-GIS、三維城市規(guī)劃、城市仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)、數(shù)字城市支持下的數(shù)字社區(qū)等等。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；虛擬現(xiàn)實；空間基礎(chǔ)設(shè)施；城市規(guī)劃；城市仿真

來源出版物：城市規(guī)劃, 2002, 26(1): 16-20

被引頻次：52

“數(shù)字城市”的初步研究

段學(xué)軍，顧朝林，于濤方

摘要：在分析“數(shù)字城市”研究背景的基礎(chǔ)上，對“數(shù)字城市”的定義、特征提出見解，探討“數(shù)字城市”的基本框架以及所必需的技術(shù)基礎(chǔ)，指出了“數(shù)字城市”的研究意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市

來源出版物：地理學(xué)與國土研究, 2001, 17(2): 33-38

被引頻次：420

Exploring A V-I-S(vegetation-impervious surface-soil) model for urban ecosystem analysis through remote-sensing-comparative anatomy for cities

Ridd, MK

Abstract: Growing interest in urban systems as ecological entities calls for some standards in parameterizing biophysical composition of urban environments. A vegetationimpervious surface-soil(V-I-S) model is presented as a possible basis for standardization. The V-I-S model may serve as a foundation for characterizing urban/near-urban environments universally, and for comparison of urban morphology within and between cities. Inasmuch as the model may be driven by satellite digital data, it may serve as a global model of urban ecosystem analysis and comparison world-wide. The V-I-S model may prove useful for urban change detection and growth modelling, for environmental impact analysis from urbanization, for energy- and water-related investigations, and for certain dimensions of human ecosystem analysis of the city as well.

來源出版物：International Journal of Remote Sensing, 1995, 16(12): 2165-2185

被引頻次：140

A comparison of urban mapping methods using high-resolution digital imagery

Thomas, N; Hendrix, C; Congalton, RG

Abstract: Recent advances in digital airborne sensors and satellite platforms make spatially accurate, high-resolution multispectral imagery readily available. These advances provide the opportunity for a host of new applications to address and solve old problems, High-resolution imagery is particularly well suited to urban applications. Previous data sources(such as Landsat TM) did not show the spatial detail necessary to provide many urban planning solutions. This paper provides an overview of a project in which one-meter digital imagery was used to produce a map of pervious and impervious surfaces to be used by the city of Scottsdale, Arizona for storm-water runoff estimation. The increased spatial information in onemeter or less resolution imagery strains the usefulness of image classification using traditional supervised and unsupervised spectral classification algorithms. This study assesses the accuracy of three different methods for extracting land-cover/land-use information from highresolution imagery of urban environments:(1) combined supervised/unsupervised spectral classification,(2) raster-based spatial modeling, and(3) image segmentation classification using classification tree analysis. A discussion of the results and relative merits of each method is included.

來源出版物：Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2003, 69(6): 963-972

被引頻次：127

An object-oriented approach for analysing and characterizing urban landscape at the parcel level

Zhou, W; Troy, A

Abstract: This paper presents an object-oriented approach for analysing and characterizing the urban landscape structure at the parcel level using highresolution digital aerial imagery and Light Detection and Ranging(LIDAR) data. Additional spatial datasets including property parcel boundaries and building footprints were used to both facilitate object segmentation and obtain greater classification accuracy. The study area is the Gwynns Falls watershed, which includes portions of Baltimore City and Baltimore County, MD. A three-level hierarchical network of image objects was generated, and objects were classified. At the two lower levels, objects were classified into five classes, building, pavement, bare soil, fine textured vegetation and coarse textured vegetation, respectively. The object-oriented classification approach proved to be effective for urban land cover classification. The overall accuracy of the classification was 92.3%, and the overall Kappa statistic was 0.899. Land cover proportions as well as vegetation characteristics were then summarized by property parcel. This exercise resulted in a knowledge base of rules for urban land cover classification, which could potentially be applied to other urban areas.

來源出版物：International Journal of Remote Sensing, 2008, 29(11): 3119-3135

被引頻次：122

Benchmarking 2D hydraulic models for urban flooding

Hunter, N. M; Bates, PD; Neelz, S; et al.

Abstract: This paper describes benchmark testing of sixtwo-dimensional(2D) hydraulic models(DIVAST, DIVAST-TVD, TUFLOW, JFLOW, TRENT and LISFLOOD-FP) in terms of their ability to simulate surface flows in a densely urbanised area. The models are applied to a 1.0 km x 0.4 km urban catchment within the city of Glasgow, Scotland, UK, and are used to simulate a flood event that occurred at this site on 30 July 2002. An identical numerical grid describing the underlying topography is constructed for each model, using a combination of airborne laser altimetry(LiDAR) fused with digital map data, and used to run a benchmark simulation. Two numerical experiments were then conducted to test the response of each model to topographic error and uncertainty over friction parameterisation. While all the models tested produce plausible results, subtle differences between particular groups of codes give considerable insight into both the practice and science of urban hydraulic modelling. In particular, the results show that the terrain data available from modern LiDAR systems are sufficiently accurate and resolved for simulating urban flows, but such data need to be fused with digital map data of building topology and land use to gain maximum benefit from the information contained therein. When such terrain data are available, uncertainty in friction parameters becomes a more dominant factor than topographic error for typical problems. The simulations also show that flows in urban environments are characterised by numerous transitions to supercritical flow and numerical shocks. However, the effects of these are localised and they do not appear to affect overall wave propagation. In contrast, inertia terms are shown to be important in this particular case, but the specific characteristics of the test site may mean that this does not hold more generally.

Keywords: floods & floodworks; hydraulics & hydrodynamics; mathematical modelling

來源出版物：Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management, 2008, 161(1): 13-30

被引頻次：118

The integration of geographic data with remotely-sensed imagery to improve classification in an urban area

Harris, PM; Ventura, SJ

Abstract: Management and planning of urban areas requires current and accurate information about land use. Satellite imagery or aerial photography typically provide this information. The choice of a remotely sensed data source entails tradeoffs between cost, accuracy, specificity, and timeliness; requirements are often dictated by particular applications of the land-use data. This paper investigates the incorporation of ancillary spatial data to improve the accuracy and specificity of a land-use classification from Landsat Thematic Mapper(TM) imagery for nonpoint source pollution modeling in a small urban area-the city of Beaver Dam, Wisconsin. A post-classification model was developed to identify and correct areas of confusion in the Landsat TM classification. Zoning and housing density data were used to modify the initial classification. Land-use classification accuracy improved and the number of identifiable classes increased. Additionally, confusion between classes that were commonly misclassified(for example, commercial and industrial areas) was reduced.

來源出版物：Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 1995, 61(8): 993-998

被引頻次：114

Using nighttime DMSP/OLS images of city lights to estimate the impact of urban land use on soil resources in the United States

Imhoff, ML; Lawrence, WT; Elvidge, CD; et al.

Abstract: Nightime “city light” footprints derived from DMSP/ OLS satellite images were merged with census data and a digital soils map in a continental-scale test of a remote sensing and geographic information system methodology for approximating the extent of built-up land and its potential impact on soil resources in the United States. Using image processing techniques and census data, we generated maps where the “city lights” class represented mean population densities of 947 persons km-2and 392 housing units km-2, areas clearly not available to agriculture. By our analysis, such “city lights” representing urban areas accounted for 2.7% of the surface area in the United States, an area approximately equal to the State of Minnesota or one half the size of California. Using the UN/FAO Fertility Capability Classification System to rank soils, results for the United States show that development appears to be following soil resources, with the better agricultural soils being the most unbanized. Some uniquesoil types appear to be on the verge of being entirely coopted by “urban sprawl.” Urban area figures derived from the DMSP/OLS imagery compare well to those derived from statistical sources. Further testing and refinement of the methodology remain but the technique shows promise for possible extension to global evaluations of urbanization, population and even global productivity.

來源出版物：Remote Sensing of Environment, 1997, 59(1): 105-117

被引頻次：98

Potential and limitations of 1D modelling of urban flooding

Mark, O; Weesakul, S; Apirumanekul, C; et al.

Abstract: Urban flooding is an inevitable problem for many cities around the world. In the present paper, modelling approaches and principles for analyses of urban flooding are outlined. The paper shows how urban flooding can be simulated by one-dimensional hydrodynamic modelling incorporating the interaction between(i) the buried pipe system,(ii) the streets(with open channel flow) and(iii) the areas flooded with stagnant water. The modelling approach is generic in the sense that it handles both urban flooding with and without flood water entry into houses. In order to visualize flood extent and impact, the modelling results are presented in the form of flood inundation maps produced in GIS. In this paper, only flooding from local rainfall is considered together with the impact in terms of flood extent, flood depth and flood duration. Finally, the paper discusses the data requirement for verification of urban flood-models together with an outline of a simple cost function for estimation of the cost of the flood damages.

Keywords: cost function; digital elevation model; flood map; GIS; sewers; one-dimensional urban drainage; stormwater; urban flooding

來源出版物：Journal of Hydrology, 2004, 299(3-4): 284-299

被引頻次：92

Monitoring and modelling of urban sprawl using remote sensing and GIS techniques

Jat, Mahesh Kumar; Garg, PK; Khare, Deepak

Abstract: The concentration of people in densely populated urban areas, especially in developing countries, calls for the use of monitoring systems like remote sensing. Such systems along with spatial analysis techniques like digital image processing and geographical information system(GIS) can be used for the monitoring and planning purposes as these enable the reporting of overall sprawl at a detailed level. In the present work, urban sprawl of the Ajmer city(situated in Rajasthan State of India) has been studied at a mid scale level, over a period of 25 years(1977-2002), to extract the information related to sprawl, area of impervious surfaces and their spatial and temporal variability. Statistical classification approaches have been used for the classification of the remotely sensed images obtained from various sensors viz. Landsat MSS, TM, ETM+ and IRS LISS-III. Urban sprawl and its spatial and temporal characteristics have been derived from the classified satellite images. The Shannon’s entropy and landscape metrics(patchiness and map density) have been computed in terms of spatial phenomenon, in order to quantify the urban form(impervious area). Further, multivariate statistical techniques have been used to establish the relationship between the urban sprawl and its causative factors. Results reveal that land development(160.8%) in Ajmer is more than three times the population growth(50.1%). Shannon’s entropy and landscape metrics has revealed the spatial distribution of the urban sprawl over a period of last 25 years.

Keywords: remote sensing; GIS; urbanisation; land use; modelling; urban sprawl

來源出版物：International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2008, 10(1): 26-43

被引頻次：88

An automated method for large-scale, ground-based city model acquisition

Fruh, C; Zakhor, A

Abstract: In this paper, we describe an automated method for fast, ground-based acquisition of large-scale 3D city models. Our experimental set up consists of a truck equipped with one camera and two fast, inexpensive 2D laser scanners, being driven on city streets under normal traffic conditions. One scanner is mounted vertically to capture building facades, and the other one is mounted horizontally. Successive horizontal scans are matched with each other in order to determine an estimate of the vehicle’s motion, and relative motion estimates are concatenated toform an initial path. Assuming that features such as buildings are visible from both ground-based and airborne view, this initial path is globally corrected by Monte-Carlo Localization techniques. Specifically, the final global pose is obtained by utilizing an aerial photograph or a Digital Surface Model as a global map, to which the ground-based horizontal laser scans are matched. A fairly accurate, textured 3D cof the downtown Berkeley area has been acquired in a matter of minutes, limited only by traffic conditions during the data acquisition phase. Subsequent automated processing time to accurately localize the acquisition vehicle is 235 minutes for a 37 minutes or 10.2 km drive, i.e. 23 minutes per kilometer.

Keywords: laser scanning; navigation; self-localization; mobile robots; 3D modeling; Monte-Carlo localization

來源出版物：International Journal of Computer Vision, 2004, 60(1): 5-24

被引頻次：47

Internet of things for smart cities

Zanella, Andrea; Bui, Nicola; Castellani, Angelo; et al.

Abstract: The Internet of Things(IoT) shall be able to incorporate transparently and seamlessly a large number of different and heterogeneous end systems, while providing open access to selected subsets of data for the development of a plethora of digital services. Building a general architecture for the IoT is hence a very complex task, mainly because of the extremely large variety of devices, link layer technologies, and services that may be involved in such a system. In this paper, we focus specifically to an urban IoT system that, while still being quite a broad category, are characterized by their specific application domain. Urban IoTs, in fact, are designed to support the Smart City vision, which aims at exploiting the most advanced communication technologies to support addedvalue services for the administration of the city and for the citizens. This paper hence provides a comprehensive survey of the enabling technologies, protocols, and architecture for an urban IoT. Furthermore, the paper will present and discuss the technical solutions and bestpractice guidelines adopted in the Padova Smart City project, a proof-of-concept deployment of an IoT island in the city of Padova, Italy, performed in collaboration with the city municipality.

Keywords: Constrained Application Protocol(CoAP); Efficient XML Interchange(EXI); network architecture; sensor system integration; service functions and management; Smart Cities; testbed and trials; 6lowPAN

來源出版物：IEEE Internet of Things Journal, 2014, 1(1): 22-32

·推薦論文摘要·

基于模糊聚類的智慧城市多源信息協(xié)同結(jié)構(gòu)測度與優(yōu)化

陳銳，賈曉豐，趙宇

摘要：傳統(tǒng)的城市系統(tǒng)多源信息協(xié)同模式較為單一，協(xié)同效率低下，且缺少對協(xié)同結(jié)構(gòu)的有效測度。針對以上問題，基于模糊聚類算法構(gòu)建了給定置信區(qū)間的多源信息協(xié)同差異測度模型，分析了協(xié)同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的凝聚子群及其相互關(guān)系，從差異測度和關(guān)系測度兩個層面提出了多源信息協(xié)同的模式優(yōu)化策略。通過實證數(shù)據(jù)分析表明，所構(gòu)建的模型能有效測度多源信息協(xié)同的差異水平，對信息協(xié)同流程的優(yōu)化率達到57.35%，協(xié)同效率提升明顯。

關(guān)鍵詞：模糊聚類；多源信息協(xié)同；結(jié)構(gòu)測度；凝聚子群；模式優(yōu)化

來源出版物：計算機應(yīng)用研究, 2016, 33(7): 31-37

智慧城市視角下城市洪澇模擬研究綜述

劉勇，張韶月，柳林，等

摘要：智慧城市是城市發(fā)展的新興模式。然而，近年來頻發(fā)的城市洪澇給智慧城市的管理和發(fā)展帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。暴雨洪澇模擬是城市防洪減災(zāi)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是智慧城市風(fēng)險應(yīng)急管理中重要的決策支持依據(jù)。本文首先分析了智慧城市以及智慧水務(wù)的內(nèi)涵，探討了智慧城市發(fā)展和管理對于城市洪澇模擬新的需求；在此基礎(chǔ)上梳理了智慧城市發(fā)展給城市洪澇模型帶來的新的數(shù)據(jù)支撐；面向智慧城市應(yīng)急管理決策，對比分析了3種現(xiàn)有的水文模型方法，認為在智慧城市大數(shù)據(jù)和技術(shù)的支持下，基于物理基礎(chǔ)的分布式模型是未來城市洪澇模擬的主流發(fā)展方向。最后，探討了建立城市洪澇模型的建模機制、尺度、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立、更新和管理、地表與地下管網(wǎng)模擬并重等關(guān)鍵問題，分析認為精細化、與RS和GIS技術(shù)融合、注重時空過程和智慧服務(wù)是智慧城市背景下城市洪澇模擬發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞：城市洪澇；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)；洪澇模型；智慧城市；應(yīng)急決策支持

來源出版物：地理科學(xué)進展, 2015, 34(4): 494-504

智能電網(wǎng)對智慧城市的支撐作用研究

高志遠，姚建國，郭昆亞，等

摘要：智能電網(wǎng)在智慧城市建設(shè)中的支撐地位、作用還沒有得到充分的挖掘。在系統(tǒng)化梳理智慧城市體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析了智能電網(wǎng)和智慧城市相互之間的促進和制約作用，并對兩者間的協(xié)調(diào)和支撐作用做了定量分析，最后對智能電網(wǎng)支撐智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用做了系統(tǒng)梳理。指出能源技術(shù)和信息、通信技術(shù)一樣是智慧城市的基本支撐技術(shù)，智能電網(wǎng)和智慧城市在其交集范圍內(nèi)具有相互促進或者制約的關(guān)系，智能電網(wǎng)中各環(huán)節(jié)的技術(shù)和應(yīng)用對智慧城市建設(shè)的支撐作用依據(jù)其密切程度呈現(xiàn)層次化分布的特點。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；智慧城市；變權(quán)綜合；均衡函數(shù)；能源技術(shù)；信息通信技術(shù)

來源出版物：電力系統(tǒng)保護與控制, 2015, 43(11): 148-153

基于地理視角的智慧城市規(guī)劃與建設(shè)的理論思考

甄峰，席廣亮，秦蕭

摘要：智慧城市建設(shè)是推動城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要動力，其建設(shè)除了技術(shù)支撐之外，還應(yīng)充分考慮信息技術(shù)對城市政府、企業(yè)和居民活動及其空間的影響。本文在對國內(nèi)智慧城市建設(shè)現(xiàn)狀與問題分析思考的基礎(chǔ)上，認為智慧城市的出現(xiàn)是適應(yīng)當(dāng)前城市化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、公共服務(wù)提升、社區(qū)發(fā)展和城市問題解決的必然趨勢，從多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合、信息系統(tǒng)和空間分析平臺兩個方面梳理智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，從流動空間以及新的人地關(guān)系、時空協(xié)調(diào)發(fā)展等方面提出智慧城市的理論支撐，并進一步明確地理學(xué)應(yīng)對和研究重點。同時，提出基于城市地理研究的智慧城市規(guī)劃與建設(shè)實踐的主要方向，包括頂層設(shè)計、功能和空間布局、基礎(chǔ)設(shè)施整合、城鄉(xiāng)治理等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；智慧城市；地理學(xué)；流動空間；人地關(guān)系

來源出版物：地理科學(xué)進展, 2015, 34(4): 402-409

基于智慧城市的可持續(xù)城市空間發(fā)展模型總體架構(gòu)

曹陽，甄峰

摘要：在智慧城市建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略的大背景下，以城市人口、經(jīng)濟、資源、環(huán)境等歷史數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)城市空間發(fā)展模型面臨著數(shù)據(jù)來源與研究框架的革新。本文首先闡述了智慧城市與可持續(xù)發(fā)展理念產(chǎn)生的時代背景、概念內(nèi)涵、相互關(guān)系，進而在梳理國內(nèi)外可持續(xù)發(fā)展視角下的城市模型相關(guān)研究基礎(chǔ)上，認為智慧城市建設(shè)為城市模型研究提供了更為精細、實時、全面的數(shù)據(jù)來源，拓寬了城市模型研究的時空尺度，并在城市系統(tǒng)運行模擬與仿真方面提供新的技術(shù)手段。本文從城市數(shù)據(jù)監(jiān)測采集與互聯(lián)共享、城市系統(tǒng)運行問題梳理與綜合分析、城市空間發(fā)展模擬仿真與決策評估、城市空間發(fā)展規(guī)劃體系4個層面嘗試構(gòu)建基于智慧城市的可持續(xù)城市空間發(fā)展模型總體架構(gòu)，對于豐富城市可持續(xù)發(fā)展研究理論框架，指導(dǎo)智慧城市空間規(guī)劃與建設(shè)實踐具有重要意義。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；智慧城市；可持續(xù)發(fā)展；空間發(fā)展模型；大數(shù)據(jù)

來源出版物：地理科學(xué)進展, 2015, 34(4): 430-437

智慧城市背景下的智慧規(guī)劃思考與實踐

王芙蓉，遲有忠

摘要：描述了智慧規(guī)劃的建設(shè)現(xiàn)狀，分析了產(chǎn)生其差異性的緣由，提出了打造智慧規(guī)劃、助推智慧城市、開啟城鄉(xiāng)規(guī)劃管理新范式的新目標(biāo)，并針對生地闡述了開展智慧規(guī)劃頂層設(shè)計的新定位、新平臺和新機遇，以及踐行智慧規(guī)劃行動的新變革、新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新渠道和新評估。

關(guān)鍵詞：智慧城市；智慧規(guī)劃；新范式；頂層設(shè)計

來源出版物：現(xiàn)代城市研究, 2015,(1): 13-18

智慧城市空間信息基礎(chǔ)設(shè)施支撐力評價體系研究

藍榮欽，王家耀

摘要：針對當(dāng)前智慧城市規(guī)劃、建設(shè)中對空間信息基礎(chǔ)設(shè)施作用普遍認識不足的問題，深入分析了空間信息基礎(chǔ)設(shè)施對于智慧城市建設(shè)、運營的重要支撐作用。通過空間信息服務(wù)體系分析并根據(jù)研究者近年來從事智慧城市規(guī)劃建設(shè)的實踐經(jīng)驗，提出從空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)能力、融合能力和協(xié)同能力等3個方面綜合評價其支撐能力。在此基礎(chǔ)上，建立綜合評價指標(biāo)體系，以便提升城市空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，完善智慧城市建設(shè)的評價指標(biāo)體系。也為下一步開展定量分析和綜合評價打下堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智慧城市；空間信息；空間信息基礎(chǔ)設(shè)施；支撐能力；評價體系

來源出版物：測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報, 2015, 32(1): 78-81

國際智慧城市發(fā)展實踐與研究前瞻

沈山，曹遠琳，孫一飛

摘要：智慧城市是智慧地推進新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，是加強城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和運行的新模式。智慧城市試點是住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部推進新型城鎮(zhèn)化工作的重要部署，已在逐步地影響并引導(dǎo)著越來越多城市的發(fā)展模式、建設(shè)重點、創(chuàng)新特色等發(fā)展道路，也不斷地涌現(xiàn)了各樣的創(chuàng)建典型并暴露了各樣的不足與教訓(xùn)。因此，進一步深化智慧城市的理念與內(nèi)涵、總結(jié)創(chuàng)建工作的經(jīng)驗與不足，不僅對當(dāng)前的試點管理工作、城市創(chuàng)建與產(chǎn)業(yè)發(fā)展有幫助，也更利于我國智慧城市工作的整體健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧城市試點；實踐經(jīng)驗；共性問題

來源出版物：現(xiàn)代城市研究, 2015(1): 42-48

信息社會的城市空間策略——智慧城市熱潮的冷思考

趙渺希，王世福，李璐穎

摘要：以空間的視角來考察信息社會議題，從功能組織、交通出行、空間意象等方面廓清了信息技術(shù)對城市空間的作用機制，并提出信息社會的空間規(guī)劃策略。在信息技術(shù)作用下，城市功能組織的集聚—擴散、交通出行需求的變化增加了城市空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，城市意象的數(shù)字媒介傳遞則促進了現(xiàn)實空間與虛擬空間的交融。研究指出，信息社會是已然的客觀存在，而智慧城市則是一種具有美好愿景的規(guī)劃范式，因此信息社會的空間應(yīng)對要從工具理性和價值理性兩方面進行策略建構(gòu)：智慧城市的建設(shè)首先應(yīng)依托信息技術(shù)關(guān)注空間效率的提升，注重城市發(fā)展過程中的空間或然性問題，使得各層次空間具有應(yīng)對不同情景的適應(yīng)性；另一方面，智慧城市的空間策略必須回歸到以人為本的基本價值觀，通過塑造本地化的空間場所以應(yīng)對全球流動性的挑戰(zhàn)，最終實現(xiàn)地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性。

關(guān)鍵詞：信息社會；城市空間；智慧城市；彈性

來源出版物：城市規(guī)劃, 2014, 38(1): 91-96

大數(shù)據(jù)時代的智慧城市

王家耀

摘要：城市是人類文明進步的重要標(biāo)志，是社會物質(zhì)和精神財富生產(chǎn)、積聚和傳播的中心，城市化是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的一項重要任務(wù)。當(dāng)今，人們都在談?wù)摗按髷?shù)據(jù)”，全球信息化已邁入“大數(shù)據(jù)時代”，地球表層的幾何特征、物理特征和屬性特征，城市的所有物理設(shè)施、系統(tǒng)、大氣、水質(zhì)、環(huán)境，人的行為、位置甚至身體、生理特征，等等，都成了可被感知、記錄、存儲和分析的數(shù)據(jù)。幾乎沒有什么大數(shù)據(jù)是不需要和不可以同地理空間數(shù)據(jù)集成融合并實時動態(tài)可視化的。大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在變革人們的生活、工作和思維，必將開啟一次重大的時代轉(zhuǎn)型，即思維變革、商業(yè)變革和管理變革?！稖y繪科學(xué)》曾在2014年第一期對李德仁院士做過專訪，李院士就智慧地球時代的測繪地理信息學(xué)科建設(shè)以及位置云、遙感云、視頻與GIS融合以及空天地一體化傳感網(wǎng)等方面給我們系統(tǒng)展示了智慧地球。2014年2月28日上午，中國工程院院士、地圖學(xué)與地理信息工程專家、解放軍信息工程大學(xué)教授王家耀應(yīng)中國測繪科學(xué)研究院邀請，作了：《“大數(shù)據(jù)時代”的到來與“智慧城市”的興起》的報告。之后《測繪科學(xué)》編輯部對王家耀院士進行了專訪。王院士從城市信息化建設(shè)入手，圍繞大數(shù)字時代的智慧城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展需求，回答了什么是“智慧城市”的概念，以及對為什么要建、建一個什么樣和怎樣建設(shè)智慧城市等問題做了精彩的闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；地理信息；天地一體化；城市核心競爭力；地理空間；測繪科學(xué)；動態(tài)可視化；王家；李德仁；財富生產(chǎn)

來源出版物：測繪科學(xué), 2014, 39(5): 3-7

大數(shù)據(jù)時代智慧城市空間規(guī)劃方法探討

秦蕭，甄峰

摘要：在信息技術(shù)快速發(fā)展和智慧城市建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略背景下，傳統(tǒng)城市空間規(guī)劃研究范式面臨轉(zhuǎn)型。本文在梳理傳統(tǒng)城市空間規(guī)劃存在問題的基礎(chǔ)上，重點從方法論和編制方法兩個層面對智慧城市空間規(guī)劃方法進行探討，并強調(diào)了大數(shù)據(jù)應(yīng)用在規(guī)劃轉(zhuǎn)型中的重要作用。研究表明智慧城市空間規(guī)劃應(yīng)該以滿足政府、企業(yè)及居民需求和解決城市問題為導(dǎo)向，更加關(guān)注城市空間的流動、土地混合利用、微觀個體分析及空間相關(guān)研究，并充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)、信息設(shè)備及傳感器等大數(shù)據(jù)采集和挖掘分析技術(shù)在城市空間發(fā)展戰(zhàn)略制定、質(zhì)量評價、規(guī)模預(yù)測及用地布局等方面的革新作用，從而實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智慧城市；空間規(guī)劃；方法

來源出版物：現(xiàn)代城市研究, 2014(10): 18-24

大數(shù)據(jù)在智慧城市研究與規(guī)劃中的應(yīng)用

甄峰，秦蕭

摘要：在信息與通信技術(shù)快速發(fā)展和智慧城市建設(shè)上升為國家新型城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，大數(shù)據(jù)在城市研究中的地位日趨重要，并影響著智慧城市規(guī)劃理念和方法的創(chuàng)新。本文通過對國內(nèi)外應(yīng)用大數(shù)據(jù)進行城市研究的文獻梳理，認為大數(shù)據(jù)可以為智慧城市研究與規(guī)劃提供新的數(shù)據(jù)思維和理念，并加強城市管理者分析和解決城市問題的能力。基于此，本文主要從多規(guī)協(xié)同體系、智慧空間規(guī)劃體系、規(guī)劃與建設(shè)重點以及體制與機制創(chuàng)新等四個層面構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的智慧城市規(guī)劃框架，對于豐富和補充傳統(tǒng)城市研究與規(guī)劃理論，及指導(dǎo)智慧城市建設(shè)與管理實踐具有重要意義。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；信息通信技術(shù)；城市研究；智慧城市規(guī)劃；新型城鎮(zhèn)化

來源出版物：國際城市規(guī)劃, 2014, 29(6): 44-50

大數(shù)據(jù)時代的智慧城市規(guī)劃：國際經(jīng)驗

劉倫，劉合林，王謙，等

摘要：本文著重探討大數(shù)據(jù)時代背景下智慧城市規(guī)劃的國際實踐經(jīng)驗。首先，文章回顧了信息與通信技術(shù)與智慧城市概念的演進歷程；在此基礎(chǔ)上根據(jù)十余個國外典型智慧城市案例，梳理了當(dāng)前大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)在智慧城市規(guī)劃與建設(shè)中的應(yīng)用；最后，指出目前大數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用仍處于起步探索階段，大數(shù)據(jù)時代的智慧城市規(guī)劃在理論與實踐層面面臨著一系列挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：智慧城市；大數(shù)據(jù)；國際經(jīng)驗

來源出版物：國際城市規(guī)劃, 2014, 29(6): 38-65

未來的智慧城市

邁克爾·巴蒂，趙怡婷，龍瀛

摘要：本文初步概括了智慧城市的組成要素。智慧城市是指運用新數(shù)字技術(shù)進行協(xié)同與整合，將現(xiàn)代信息通信技術(shù)與城市傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施有機結(jié)合起來的城市。首先，我們提出了智慧城市的7個目標(biāo)：（1）發(fā)現(xiàn)理解城市問題的新視角；（2）高效靈活地整合城市技術(shù)；（3）不同尺度城市時空數(shù)據(jù)的模型與方法；（4）開發(fā)通信與傳媒新技術(shù)；（5）開發(fā)城市管理與組織新模式；（6）定義與城市、交通、能源等相關(guān)的重大問題；（7）識別智慧城市中的風(fēng)險、不確定性及災(zāi)害。為實現(xiàn)以上目標(biāo)，我們的研究需要在六個方面有所突破：（1）通過管理、控制和優(yōu)化，使智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施與實際運行、前期規(guī)劃更好的銜接；（2）探索城市作為創(chuàng)新實驗室的新理念；（3）提供城市模擬技術(shù)目錄，為未來設(shè)計提供指引；（4）探索更加公平合理的技術(shù)方法以實現(xiàn)更好的城市生活品質(zhì)；（5）探索促進有效公眾參與以及公眾認知的民主化城市管理新技術(shù)；（6）保障更加便捷高效的人口流動性以及機會獲取渠道。文章首先梳理了當(dāng)前城市技術(shù)發(fā)展概況，并對智慧城市科學(xué)進行定義。我們將目前的智慧城市歸納為 6種情景類型：（1）舊城的智慧型更新；（2）科技園建設(shè)；（3）圍繞高新技術(shù)的科技城建設(shè)；（4）運用當(dāng)前信息通信技術(shù)的城市公共服務(wù)；（5）運用信息通信技術(shù)開發(fā)新的城市智慧功能；（6）運用網(wǎng)絡(luò)以及移動客戶端開發(fā)公眾參與新模式。接下來，我們提出了七類可探索的項目領(lǐng)域：（1）智慧城市綜合數(shù)據(jù)庫的建立；（2）數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)以及新社交媒體的影響；（3）網(wǎng)絡(luò)及移動行為建模；（4）城市土地使用、交通、經(jīng)濟互動的建模；（5）城市勞動市場與住房市場交易活動的建模；（6）智慧城市的決策支持，如城市智能技術(shù)，公眾參與式城市管理以及（7）智慧城市規(guī)劃架構(gòu)等。最后，我們期望通過這項研究，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的城市研究范式，并進一步探索促進智慧城市科學(xué)形成和發(fā)展的關(guān)鍵要素。

關(guān)鍵詞：智慧城市科學(xué)；信息通信技術(shù)；范式轉(zhuǎn)換

來源出版物：國際城市規(guī)劃, 2014, 29(6): 12-30

Sensing as a service model for smart cities supported by Internet of Things

Perera, Charith; Zaslavsky, Arkady; Christen, Peter

Abstract: The world population is growing at a rapid pace. Towns and cities are accommodating half of the world’s population thereby creating tremendous pressure on every aspect of urban living. Cities are known to have large concentration of resources and facilities. Such environments attract people from rural areas. However, unprecedented attraction has now become an overwhelming issue for city governance and politics. The enormous pressure towards efficient city management has triggered various smart city initiatives by both government and private sector businesses to invest in information and communication technologies to find sustainable solutions to the growing issues. The Internet of Things(IoT) has also gained significant attention over the past decade. IoT envisions to connect billions of sensors to the Internet and expects to use them for efficient and effective resource management in smart cities. Today, infrastructure, platforms and software applications are offered as services using cloud technologies. In this paper, we explore the concept of sensing as a service and how it fits with the IoT. Our objective is to investigate the concept of sensing as a service model in technological, economical and social perspectives and identify the major open challenges and issues.

來源出版物：Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 2014, 25(1): 81-93

An information framework for creating a smart city through internet of things

Jin, Jiong; Gubbi, Jayavardhana; Marusic, Slaven; et al.

Abstract: Increasing population density in urban centers demands adequate provision of services and infrastructure to meet the needs of city inhabitants, encompassing residents, workers, and visitors. The utilization of information and communications technologies to achieve this objective presents an opportunity for the development of smart cities, where city management and citizens are given access to a wealth of real-time information about the urban environment upon which to base decisions, actions, and future planning. This paper presents a framework for the realization of smart cities through the Internet of Things(IoT). The framework encompasses the complete urban information system, from the sensory level and networking support structure through to data management and Cloud-based integration of respective systems and services, and forms a transformational part of the existing cyber-physical system. This IoT vision for a smart city is applied to a noise mapping case study to illustrate a new method for existing operations that can be adapted for the enhancement and delivery of important city services.

Keywords: information management; Internet of Things(IoT); network architecture; noise mapping; smart cities

來源出版物：IEEE Internet of Things Journal, 2014, 1(2): 112-121

Escaping from ancient Rome! Applications and challenges for designing smart cities

Heo, Taewook; Kim, Kwangsoo; Kim, Hyunhak

Abstract: From ancient Europe, the renaissance and industrialisation eras, to the modern times, urban planning paradigms have evolved in many ways, advancing the environments where people live in. Nevertheless, the recent development of wireless and wired communication network technologies and low-power miniature sensors for various application domains provide us with another chance of revolutionising cities by making them smarter. Smart cities, propelled by a city-scale infrastructure, where information provided from different application systems integrate together, will initiate the development of new applications that can benefit our everyday lives. This article presents an overview of representative applications that consist a smart city with their respective challengesand application requirements. Furthermore, we share our experiences obtained from designing and deploying examples of such smart systems in multiple application domains and summarise the remaining challenges for making the vision of designing smart cities a reality.

來源出版物：Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 2014, 25(1): 109-119

A multilevel method to assess and design the renovation and integration of Smart Cities

Mattoni, B; Gugliermetti, F; Bisegna, F

Abstract: Contemporary cities are the scenes of sudden and numerous changes from social, economical and environmental points of view. The capability for cities to endorse, foster, enhance ongoing transformations and modern challenges is obstructed by the unsuitableness and lack of communication and integration of both material and immaterial infrastructures. The new vision of smart cities can fill these gaps, as it represents a balance among hardware and software aspects, technology and human capital, and it aims at realizing and guaranteeing the quality of life to the inhabitants. At today, there is absence of uniformity both in the definition and in the concept development of a smart city, and there are not practical methodologies supporting the evaluation models developed in literature. The approach often does not appear as a holistic, complete and integrated, but as a combination of sector-based non communicating and non integrated actions. In this framework, the aim of this paper is to outline a planning methodology of actions to realize a smart city that provides a holistic and specific approach to territories and cities by taking into account the specific features of the context and by developing different and appropriate strategies. According to this, a way to integrate the various aspects of a smart city through the definition of the relations existing among all the subsystems of the city, considered as a whole(human) organism, has been developed.

Keywords: smart cities; methodology; network

來源出版物：Sustainable Cities and Society, 2015, 15: 105-119

European smart cities: The role of zero energy buildings

Kylili, Angeliki; Fokaides, Paris A

Abstract: The European “Smart Cities & Communities Initiative” of the Strategic Energy Technology Plan(SET-Plan) supports cities and regions in taking ambitious measures to progress by 2020 towards a 40% reduction of greenhouse gas emissions through sustainable use and production of energy. This initiative aims to pool resources to support the demonstration of energy, transport and information and communication technologies in European urban areas. In this effort, the zero energy buildings(ZEB) are expected to play a crucial role. The main objective of this paper is to present the potential contribution of the ZEB principle towards achieving smart cities in Europe. In terms of this study, the evolution of building standards towards the ZEB concept will be presented, followed by discussions regarding the provisions of a SET-Plan smart city and the ZEB definition. Additionally, past studies discussing on the role of zero energy buildings in smart energy regions will also be reviewed. The conclusions of the analysis on the potential of ZEBs in SET-Plan smart cities will provide some useful insight towards the actions required in the building assessment methodologies’developments, in order to achieve the envisioned smart cities in Europe.

Keywords: zero energy buildings; Smart Cities & Communities Initiative; Strategic Energy Technology Plan

來源出版物：Sustainable Cities and Society, 2015, 15: 86-95

A communications-oriented perspective on traffic management systems for smart cities: Challenges and innovative approaches

Djahel, Soufiene; Doolan, Ronan; Muntean, Gabriel-Miro; et al.

Abstract: The growing size of cities and increasing population mobility have determined a rapid increase in the number of vehicles on the roads, which has resulted in many challenges for road traffic management authorities in relation to traffic congestion, accidents, and air pollution. Over the recent years, researchers from both industry and academia have been focusing their efforts on exploiting the advances in sensing, communication, and dynamic adaptive technologies to make the existing road traffic management systems(TMSs) more efficient to cope with the aforementioned issues in future smart cities. However, these efforts are still insufficient to build a reliable and secure TMS that can handle the foreseeable rise of population and vehicles in smart cities. In this survey, we present an up-to-date review of the different technologies used in the different phases involved in a TMS and discuss the potential use of smart cars and social media to enablefast and more accurate traffic congestion detection and mitigation. We also provide a thorough study of the security threats that may jeopardize the efficiency of the TMS and endanger drivers’ lives. Furthermore, the most significant and recent European and worldwide projects dealing with traffic congestion issues are briefly discussed to highlight their contribution to the advancement of smart transportation. Finally, we discuss some open challenges and present our own vision to develop robust TMSs for future smart cities.

Keywords: traffic management system(TMS); smart cities; smart transportation; data sensing and gathering; vehicular ad hoc networks(VANETs); route planning; traffic prediction

來源出版物：IEEE Communications Surveys and Tutorials, 2015, 17(1): 125-151

Urban planning and building smart cities based on the Internet of Things using Big Data analytics

Rathore, M. Mazhar; Ahmad, Awais; Paul, Anand

Abstract: The rapid growth in the population density in urban cities demands that services and an infrastructure be provided to meet the needs of city inhabitants. Thus, there has been an increase in the request for embedded devices, such as sensors, actuators, and smartphones, leading to considerable business potential for the new era of the Internet of Things(IoT), in which all devices are capable of interconnecting and communicating with each other over the Internet. Thus, Internet technologies provide a way of integrating and sharing a common communication medium. With this knowledge, in this paper, we propose a combined IoT-based system for smart city development and urban planning using Big Data analytics. We propose a complete system consisting of various types of sensor deployment, including smart home sensors, vehicular networking, weather and water sensors, smart parking sensors, and surveillance objects. A four-tier architecture is proposed that includes 1) Bottom tier-1, which is responsible for IoT sources and data generation and collection, 2) Intermediate tier-1, which is responsible for all types of communication between, for instance, sensors, relays, base stations, and the Internet, 3) Intermediate tier 2, which is responsible for data management and processing using a Hadoop framework, and 4) Top tier, which is responsible for application and usage of the data analysis and the results generated. The system implementation consists of various steps that begin with data generation and move to collection, aggregation, filtration, classification, preprocessing, computing and decision making. The proposed system is implemented using Hadoop with Spark, voltDB, Storm or S4 for real time processing of the IoT data to generate results to establish the smart city. For urban planning or city future development, the offline historical data are analyzed with Hadoop using MapReduce programming. IoT datasets generated by smart homes, smart parking weather, pollution, and vehicle data sets are used for analysis and evaluation. This type of system with full functionality does not currently exist. Similarly, the results demonstrate that the proposed system is more scalable and efficient than existing systems. Moreover, system efficiency is measured in terms of throughput and processing time.

Keywords: big data; Smart City; urban planning; IoT

來源出版物：Computer Networks, 2016, 101: 63-80

Qualitative indicators for smart city business models: The case of mobile services and applications

Walravens, Nils

Abstract: This article introduces a theoretical framework for the analysis of business models that involve public actors, and city governments in particular, in the value network. It starts from an established business model framework and expands it to include an additional set of indicators required to successfully perform a qualitative analysis of the business models of new(digital) services offered by cities. It then applies this framework to several divergent cases from the mobile services sector in which city governments are involved as part of their efforts in becoming “smarter cities”. By weighing the indicators for each case study, we can create a grid that allows for their direct comparison and gives an indication of diverging strategies. The newly introduced structured framework and its qualitative indicators are the main contribution of this work and can be used to set out or evaluate smart city strategies on a meso-level, as part of a broader policy exercise within cities.

Keywords: business models; public governance; smart city; public value; mobile services

來源出版物：Telecommunications Policy, 2015, 39(3-4): 218-140

編輯：衛(wèi)夏雯

Exploring A V-I-S(vegetation-impervious surfacesoil) model for urban ecosystem analysis through remote-sensing-comparative anatomy for cities

Ridd, MK

Growing interest in urban systems as ecological entities calls for some standards in parameterizing biophysical composition of urban environments. A vegetationimpervious surface-soil(V-I-S) model is presented as a possible basis for standardization. The V-I-S model may serve as a foundation for characterizing urban/near-urban environments universally, and for comparison of urban morphology within and between cities. Inasmuch as the model may be driven by satellite digital data, it may serve as a global model of urban ecosystem analysis and comparison world-wide. The V-I-S model may prove useful for urban change detection and growth modelling, for environmental impact analysis from urbanization, for energy-and waterrelated investigations, and for certain dimensions of human ecosystem analysis of the city as well.

cost function; digital elevation model; flood map; GIS; sewers; one-dimensional urban drainage; stormwater; urban flooding